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JS单线程

JS 语言的一大特点就是单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事，这跟它的用途有关。

作为浏览器脚本语言，JS 的主要用途是与用户互动，以及操作DOM。这决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。比如，假定 JS 同时有两个线程，一个线程在某个DOM节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？

所以，为了避免复杂性，从一诞生，JavaScript就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，将来也不会改变。

任务队列

单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。

如果排队是因为计算量大，CPU忙不过来，倒也算了，但是很多时候CPU是闲着的，因为IO设备（输入输出设备）很慢（比如Ajax操作从网络读取数据），不得不等着结果出来，再往下执行。

JS 语言的设计者意识到，这时主线程完全可以不管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设备返回了结果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。

于是，所有任务可以分成两种，一种是同步任务，另一种是异步任务。

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；最直观的感受就是，如果在函数返回的时候，调用者就能够得到预期结果。

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，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。最直观的感受就是，如果在函数返回的时候，调用者还不能够得到预期结果，而是需要在将来通过一定的手段得到，比如回调函数。

具体来说，异步执行的运行机制如下。（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
主线程之外，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。
一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，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，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
主线程不断重复上面的第三步。

Event Loop（事件循环）

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

微观任务和宏观任务

ES6标准中，任务队列又分为宏观任务队列和微观任务队列。

简单的说，宿主发起的任务称为宏观任务，JS 引擎发起的任务称为微观任务。

宏观任务

在宏观任务中，JS 的Promise还会产生异步代码，JS 必须保证这些异步代码在一个宏观任务中完成，因此，每个宏观任务中又包含了一个微观任务队列：

微观任务

设计微任务的初衷是为了让 JS 引擎可以执行异步任务，不需要通过浏览器发起异步。

说到微观任务，就不得不提到Promise。

Promise是 JS 语言提供的一种标准化的异步管理方式，它的总体思想是，需要进行io、等待或者其它异步操作的函数，不返回真实结果，而返回一个“承诺”，函数的调用方可以在合适的时机，选择等待这个承诺兑现（通过Promise的then方法的回调）。

简单点说，Promise 翻译过来就是承诺的意思，这个承诺会在未来有一个确切的答复，并且该承诺有三种状态，分别是：

等待中（pending）
完成了（resolved）
拒绝了（rejected）

这个承诺一旦从等待状态变成为其他状态就永远不能更改状态了，也就是说一旦状态变为 resolved 后，就不能再次改变。

当我们在构造 Promise 的时候，构造函数内部的代码是立即执行的。

new Promise((resolve, reject) => {
  console.log('new Promise')
  resolve('success')
})
console.log('finifsh')
// new Promise -> finifsh

Promise 实现了链式调用，也就是说每次调用 then 之后返回的都是一个 Promise，并且是一个全新的 Promise，原因也是因为状态不可变。如果你在 then 中使用了 return，那么 return 的值会被 Promise.resolve() 包装。

Promise.resolve(1)
  .then(res => {
    console.log(res) // => 1
    return 2 // 包装成 Promise.resolve(2)
  })
  .then(res => {
    console.log(res) // => 2
  })

JS 引入Promise的意义非常重大。因为有了Promise，不需要浏览器的安排，JS 引擎本身也可以发起任务了。

微观任务和宏观任务的执行顺序

这是一个面试中常见的问题，其实归结起来就三句话：

首先我们分析有多少个宏任务；
在每个宏任务中，分析有多少个微任务，所有微任务执行完毕才执行下一个宏任务；
反复进行以上步骤

添加了微观任务队列之后事件循环有什么变化呢？在调用栈执行空之后，主线程读取任务队列时，会先读取所有微观任务队列，然后读取一个宏观任务队列，再读取所有的微观任务队列。如图：

好了，说了很多概念上的东西，不如一段代码来得清晰：

console.log ('sync1');

setTimeout (function () {
  console.log ('setTimeout1');
}, 0);

var promise = new Promise (function (resolve, reject) {
  setTimeout (function () {
    console.log ('setTimeoutPromise');
  }, 0);
  console.log ('promise');
  resolve ();
});

promise.then (() => {
  console.log ('pro_then');
  setTimeout (() => {
    console.log ('pro_timeout');
  }, 0);
});

setTimeout (function () {
  console.log ('last_setTimeout');
}, 0);
console.log ('sync2');

首先我们看第一遍同步执行，这是第一个宏任务。

第一个宏任务中（<script> 标签包裹的，就是宏任务），调用了三次setTimeout（Promise中的代码也是同步执行的），调用了一次resolve，打印了三次。

所以它产生了三个宏任务，一个微任务，两次打印。

那么，首先显示的就是 sync1、promise 和 sync2。这时，setTimeout1，setTimeoutPromise，last_setTimeout在宏任务队列中，pro_then在微任务队列中。

接下来，因为微任务队列没空，第一个宏任务没有结束，继续执行微任务队列，所以pro_then，被显示出来，然后又调用了一次setTimeout，所以pro_timeout进入宏任务队列，成为第5个宏任务。

然后，没有微任务了，执行第二个宏任务，所以接下来顺次执行宏任务，显示setTimeout1，setTimeoutPromise，last_setTimeout，pro_timeout。

注意：resolve在哪里调用，产生的微任务就属于哪个宏任务。

最终显示顺序是这样的：

宏任务1
- 微任务1
  - sync 1
  - promise
  - sync 2
- 微任务2
  - pro_then
宏任务2
- setTimeout1
宏任务3
- setTimeoutPromise
宏任务4
- last_setTimeout
宏任务5
- pro_timeout

结语

在这篇文章中，我们学习了 JS 执行部分的知识，首先我们学习了 JS 的宏观任务和微观任务相关的知识。我们把宿主发起的任务称为宏观任务，把 JS 引擎发起的任务称为微观任务。许多的微观任务的队列组成了宏观任务。

除此之外，我们还展开介绍了用Promise来添加微观任务的方式，并且介绍了async/await这个语法的改进。

JS事件循环