记一次途家面试中问到的JavaScript事件机制：Event Loop

前几天去途家面试，问到了事件机制，以及异步队列的问题。很遗憾，当时答错了。回来以后查了下资料，看到阮一峰老师博客的分析，感受讲的很是浅显易懂，就分享过来了。

1、为何JavaScript是单线程？

JavaScript语言的一大特色就是单线程，也就是说，同一个时间只能作一件事。那么，为何JavaScript不能有多个线程呢？这样能提升效率啊。

JavaScript的单线程，与它的用途有关。做为浏览器脚本语言，JavaScript的主要用途是与用户互动，以及操做DOM。这决定了它只能是单线程，不然会带来很复杂的同步问题。好比，假定JavaScript同时有两个线程，一个线程在某个DOM节点上添加内容，另外一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪一个线程为准？

因此，为了不复杂性，从一诞生，JavaScript就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，未来也不会改变。

为了利用多核CPU的计算能力，HTML5提出Web Worker标准，容许JavaScript脚本建立多个线程，可是子线程彻底受主线程控制，且不得操做DOM。因此，这个新标准并无改变JavaScript单线程的本质。

2、任务队列

单线程就意味着，全部任务须要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。若是前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。

若是排队是由于计算量大，CPU忙不过来，倒也算了，可是不少时候CPU是闲着的，由于IO设备（输入输出设备）很慢（好比Ajax操做从网络读取数据），不得不等着结果出来，再往下执行。

JavaScript语言的设计者意识到，这时主线程彻底能够无论IO设备，挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到IO设备返回告终果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。

因而，全部任务能够分红两种，一种是同步任务（synchronous），另外一种是异步任务（asynchronous）。同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务能够执行了，该任务才会进入主线程执行。

具体来讲，异步执行的运行机制以下。（同步执行也是如此，由于它能够被视为没有异步任务的异步执行。）

（1）全部同步任务都在主线程上执行，造成一个执行栈（execution context stack）。

（2）主线程以外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。

（3）一旦"执行栈"中的全部同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，因而结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

（4）主线程不断重复上面的第三步。

下图就是主线程和任务队列的示意图。

只要主线程空了，就会去读取"任务队列"，这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。

3、事件和回调函数

"任务队列"是一个事件的队列（也能够理解成消息的队列），IO设备完成一项任务，就在"任务队列"中添加一个事件，表示相关的异步任务能够进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列"，就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件，除了IO设备的事件之外，还包括一些用户产生的事件（好比鼠标点击、页面滚动等等）。只要指定过回调函数，这些事件发生时就会进入"任务队列"，等待主线程读取。

所谓"回调函数"（callback），就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数，当主线程开始执行异步任务，就是执行对应的回调函数。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构，排在前面的事件，优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的，只要执行栈一清空，"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。可是，因为存在后文提到的"定时器"功能，主线程首先要检查一下执行时间，某些事件只有到了规定的时间，才能返回主线程。

4、Event Loop

主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，因此整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

为了更好地理解Event Loop，请看下图：

上图中，主线程运行的时候，产生堆（heap）和栈（stack），栈中的代码调用各类外部API，它们在"任务队列"中加入各类事件（click，load，done）。只要栈中的代码执行完毕，主线程就会去读取"任务队列"，依次执行那些事件所对应的回调函数。

执行栈中的代码（同步任务），老是在读取"任务队列"（异步任务）以前执行。请看下面这个例子。

var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);    
req.onload = function (){};    
req.onerror = function (){};    
req.send();

上面代码中的req.send方法是Ajax操做向服务器发送数据，它是一个异步任务，意味着只有当前脚本的全部代码执行完，系统才会去读取"任务队列"。因此，它与下面的写法等价。

var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload = function (){};    
req.onerror = function (){};

也就是说，指定回调函数的部分（onload和onerror），在send()方法的前面或后面可有可无，由于它们属于执行栈的一部分，系统老是执行完它们，才会去读取"任务队列"。

5、定时器

除了放置异步任务的事件，"任务队列"还能够放置定时事件，即指定某些代码在多少时间以后执行。这叫作"定时器"（timer）功能，也就是定时执行的代码。

定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成，它们的内部运行机制彻底同样，区别在于前者指定的代码是一次性执行，后者则为反复执行。如下主要讨论setTimeout()。

setTimeout()接受两个参数，第一个是回调函数，第二个是推迟执行的毫秒数。

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

上面代码的执行结果是1，3，2，由于setTimeout()将第二行推迟到1000毫秒以后执行。

若是将setTimeout()的第二个参数设为0，就表示当前代码执行完（执行栈清空）之后，当即执行（0毫秒间隔）指定的回调函数。

setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);

上面代码的执行结果老是2，1，由于只有在执行完第二行之后，系统才会去执行"任务队列"中的回调函数。

总之，setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最先可得的空闲时间执行，也就是说，尽量早得执行。它在"任务队列"的尾部添加一个事件，所以要等到同步任务和"任务队列"现有的事件都处理完，才会获得执行。

HTML5标准规定了setTimeout()的第二个参数的最小值（最短间隔），不得低于4毫秒，若是低于这个值，就会自动增长。在此以前，老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。另外，对于那些DOM的变更（尤为是涉及页面从新渲染的部分），一般不会当即执行，而是每16毫秒执行一次。这时使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。

须要注意的是，setTimeout()只是将事件插入了"任务队列"，必须等到当前代码（执行栈）执行完，主线程才会去执行它指定的回调函数。要是当前代码耗时很长，有可能要等好久，因此并无办法保证，回调函数必定会在setTimeout()指定的时间执行。

promise于setTimeout

promise队列优先级高于setTimeout/setInterval，也就是说，promise的异步会先执行，setTimeout/setInterval的后执行；

  console.log(1);
  setInterval(()=>{
    console.log('setInterval');
  },0);
  setTimeout(()=>{
    console.log(2);
  },0);
  setTimeout(()=>{
    console.log(3);
  },0);
  
  
  new Promise((resolve)=>{
    console.log(4);
    for(let i=0;i<10000;i++){
      i===9999&&resolve();
    }
    console.log(5);
  }).then(()=>{
    console.log(6);
  });
  
  new Promise((resolve)=>{
    resolve();
    console.log(10);
  }).then(()=>{
    console.log(11);
  });
  
  console.log(7);
  console.log(8);

上面代码输出结果为：一、四、五、十、七、八、六、十一、'setInterval'、二、3

5、转载

转载自：阮一峰博客《JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop》