泡杯茶，咱们坐下聊聊Javascript的事件环

栈和队列

在计算机内存中存取数据，基本的数据结构分为栈和队列。

栈（Stack）是一种后进先出的数据结构，注意，有时候也管栈叫作“堆栈”，可是“堆”又是另外一种复杂的数据结构，它和栈彻底是两码事。栈的特色是操做只在一端进行，通常来讲，栈的操做只有两种：进栈和出栈。第一个进栈的数据老是最后一个才出来。

队列（Queue）和栈相似，但它是先进先出的数据结构，插入数据的操做从队列的一端进行，而删除的操做在另外一端。

通俗的比喻栈就像是一个立好的桶，先放入栈的数据会放在桶底，出栈时会在桶口一一将数据取出，因此最早放入栈的数据老是最后一个才能取出。而队列就像是一个水管，最早放入队列的数据会第一个从队列的另外一端流出，这是它们最大的区别。

在javascript中，函数的执行就一个典型的入栈与出栈的过程：

function fun1() {
    function fun2() {
        function fun3() {
            console.log('do it');
        }
        fun3();
    }
    fun2();
}
fun1();

在程序执行时，首先将fun1，fun2，fun3依次入栈，而在调用函数时，是先将fun3调用（出栈），再是fun2和fun1，试想一下，若是fun1先出栈，那么函数fun2和fun3必将丢失。

单线程和异步

在javascript这门语言中程序是单线程的，只有一个主线程，这是为何？由于不难想像，最初javascript的设计是跑在浏览器中的脚本语言，若是设计成多线程，两个线程同时修改DOM那以谁的为准呢？因此javascript为单线程，在一个线程中代码会一句一句向下走，直到程序跑完，若中间有较为费时的操做，那也只能等着。

单线程的设计使得语言的执行效率不好，为了利用多核心CPU的性能，javascript语言支持异步代码，当有较为费时的操做时，可将任务写为异步执行，当一个异步任务尚未执行完时，主线程会将异步任务挂起，继续执行后面的同步代码，以后再回过头来看，若是有异步任务运行完了再执行它。

这种执行代码的方式其实很符合咱们生活中的不少场景，好比小明同窗下班回家了，他很渴，想烧水泡茶，若是是同步的执行方式那就是烧水，在水没开时小明像个傻子似的等着，等水开了再泡茶；如果异步执行，小明先开始烧水，而后就去干点别的事，好比看会电视、听听音乐，等水烧开了再去泡茶。明显第二种异步方式效率更高。

常见的异步操做都有哪些？有不少，咱们能够罗列几个常见的：

• Ajax
• DOM的事件操做
• setTimeout
• Promise的then方法
• Node的读取文件

咱们先来看一段代码：

//示例1
console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 1000);
console.log(3);

这段代码很是简单，把它们放在浏览器中执行结果以下：

1
3
2

由于setTimeout函数延时了1000毫秒执行，所以先输出1和3，而2是过了1000毫秒以后再输出，这很合逻辑。

咱们稍稍改动一下代码，将setTimeout的延时时间改成0：

//示例2
console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 0); //0毫秒，不延时
console.log(3);

运行结果：

1
3
2

为何延时了0毫秒仍是最后输出的2？先别急，咱们再来看一段代码：

//示例3
console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 0);
Promise.resolve().then(function(){
    console.log(3);
});
console.log(4);

运行结果：

1
4
3
2

以上三段代码，若是你能正确的写出结果，而且能说明白为何这样输出，说明你对javascript的事件环理解的很清楚，若是讲不出来，咱们就一块儿聊聊这里面发生了什么，其实颇有意思。

javascript是怎么执行的？

一开始先简单聊了聊基本的数据结构，它和咱们如今说的事件环有什么关系么？固然有，首先要明确的一点是，javascript代码的执行全都在栈里，不管是同步代码仍是异步代码，这个必定要清楚。

而代码咱们大致上分为了同步代码和异步代码，其实异步代码还能够再分为两类：宏任务和微任务。

先别管什么是宏任务和微任务，每每这种高大上的术语不利于咱们理解，咱们先这么认为：宏，便是宏观的、大的；微即微观的、小的。

javascript是解释型语言，它的执行过程是这样的：

1. 从上到下依次解释每一条js语句
2. 如果同步任务，则压入一个栈（主线程）；若是是异步任务，就放到一个任务队列里
3. 开始执行栈里的同步任务，直到将栈里的全部任务都走完，此时栈清空了
4. 回过头看异步队列里若是有异步任务完成了，就生成一个事件并注册回调，压入栈中
5. 再返回第3步，直到异步队列都清空，程序运行结束

语言描述的费劲，不如看图：

经过以上的步骤能够看到，不管是同步仍是异步，只要是执行的时候都是要在栈里执行的，而一遍又一遍的回头检查异步队列，这种执行方式 就是所谓的“事件环”。

明白了javascript的执行原理，咱们就不难理解以前的第二段代码，为何setTimeout为0时会最后执行，由于setTimeout是异步代码，必需要等全部的同步代码都执行完，才会执行异步队列。即便setTimeout执行得再快，它也不可能在同步代码以前执行。

浏览器中的事件环

聊了这么多，咱们好像尚未说宏任务和微任务的话题呢，上面说了，异步任务又分为微任务和宏任务，那它们又是一个怎样的执行机制呢？

注意！微任务和宏任务的执行方式在浏览器和Node中有差别，有差别！重要的事咱们多说几遍，如下咱们讨论的是在浏览器的环境里。

在浏览器的执行环境中，老是先执行小的、微任务，再执行大的、宏任务，回过头再看看第三段代码，为何Promise的then方法在setTimeout以前执行？其根本原理就是由于Promise的then方法是一个微任务，而setTimeout是一个宏任务。

接下来咱们借用阮一峰老师的一张图来讲明：

其实，以上这张图示咱们能够再将它细化一点，这个图上的异步队列只画了一个，也就是说没有区分微任务队列和宏任务队列。咱们能够脑补一下，在此图上多加一个微任务队列，当javascript执行时再多加一个判断，若是是微任务就加到微任务队列里，宏任务就加到宏任务队列里，在清空队列时，浏览器总会优先清空“微任务”。这样就把浏览器的事件环撤底说全了。

最后来一个大考，如下代码的运行结果是什么：

<script type="text/javascript">
    setTimeout(function () {
        console.log(1);
        Promise.resolve().then(function () {
            console.log(2);
        });
    });
    setTimeout(function () {
        console.log(3);
    });
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log(4);
    });
    console.log(5);
</script>

将此代码拷到chrome中跑一下，结果是：

5
4
1
2
3

不妨咱们试着分析一下为何是这个结果，首先输出5，由于console.log(5)是同步代码，这没什么可说的。

以后将前两个setTimeout和最后一个Promise放入异步队列，注意它们的区分，此时执行完了同步代码以后发现微任务和宏任务队列中都有代码，按浏览器的事件环机制，优先执行微任务，此时输出4。

而后执行宏任务队列里的第一个setTimeout，输出1。

此时，setTimeout中又有一个Promise，放入微任务队列。

再次清空微任务队列，输出2。

最后宏任务队列里还有最后一个setTimeout，输出3。

Node中的事件环

而Node中的事件环又和浏览器有些许的不一样，在node.js的官方文档中有专门的描述，其中文档中有一张图，详细的说明了它的事件环机制，咱们把它拿出来：

能够看到，node.js中的事件环机制分为了6个阶段，其中最重要的3个阶段我在上面作了注明：

• timer阶段，指的就是setTimeout等宏任务
• poll轮询阶段，如读取文件等宏任务
• check阶段，setImmediate宏任务

图中每个阶段都表明了一个宏任务队列，在Node事件环中，微任务的运行时机是在每个“宏任务队列”清空以后，在进入下一个宏任务队列之间执行。这是和浏览器的最大区别。

仍是用代码说话吧，有一道经典的Node.js事件环面试题：

const fs = require('fs');

fs.readFile('./1.txt', (err, data) => {
    setTimeout(() => {
        console.log('timeout');
    });
    setImmediate(() => {
        console.log('immediate');
    });
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('Promise');
    });
});

运行结果：

Promise
immediate
timeout

代码并不复杂，首先使用fs模块读取了一个文件，在回调的内部有两个宏任务和一个微任务，微任务老是优于宏任务执行的，所以先输出Promise。

可是以后的区别为何先输出immdiate？缘由就在于fs读取文件的宏任务在上图中的第4个轮询阶段，当第4个阶段清空队列以后，就该进入第5个check阶段，也就是setImmediate这个宏任务所在的阶段，而不会跳回第1个阶段，所以先输出immedate。

尾巴

最后总结一下，分析完浏览器和Node的事件环发现它们并不简单，但只要记住了它们之间的区别就能够分析出结果。

浏览器事件环是运行完一个宏任务立刻清空微任务队列。
Node事件环是清空完一个阶段的宏任务队列以后再清空微任务队列。

最后，总结一下常见的宏任务和微任务：

宏任务	微任务
setTimeout	Promise的then方法
setInterval	process.nextTick
setImmediate	MutationObserver
MessageChannel