JavaScript的运行机制

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一、为什么JavaScript是单线程?

JavaScript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。那么,为什么JavaScript不能有多个线程呢?

JavaScript的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JavaScript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。

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。

为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。

二、理解任务队列

  js 是一门单线程语言,这就意味着所有任务都需要排队,前一个任务结束,后一个任务才会开始。所以就有了 同步任务 和 异步任务。

  同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,前一个任务结束,才会开始执行下一个任务;

  异步任务指的是,不进入主线程,而进入一个“任务队列”,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,而且可以执行多个任务,不会造成阻塞。

三、理解事件循环 Event Loop

1、异步执行的运行机制如下:

  1. 所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。
  2. 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。
  3. 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。

  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)。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。

 四、宏任务和微任务

1、宏任务(macrotask )和微任务(microtask )

**宏任务:setTimeoutsetInterval、setImmediate**
**微任务:Promise.then 、 nextTick**

macrotaskmicrotask 表示异步任务的两种分类。

2、运行顺序

在挂起任务时,JS 引擎会将所有任务按照类别分到这两个队列中,首先在 macrotask 的队列(这个队列也被叫做 task queue)中取出第一个任务,执行完毕后取出 microtask 队列中的所有任务顺序执行;之后再取 macrotask 任务,周而复始,直至两个队列的任务都取完。

  • 同步任务在主线程执行,顺序执行代码

  • 遇到异步任务则被放进任务队列等待执行 (放进去的是异步任务的回调函数)

  • 主线程同步任务执行完成后, 会去任务队列拿异步任务放进主线程执行

  • 对于延时任务, 需要到了规定时间, 才能进入主线程

  • 执行完, 会再去任务队列, 看还有没有异步任务要执行, 重复上面

3、示例

3.1示例一

console.log('script start');

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

Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise1');
}).then(function() {
  console.log('promise2');
});

console.log('script end');

结果:

script start -->  script end-->  promise1-->  promise2-->  setTimeout

对应的处理过程则是:

  1. 执行 console.log (输出 script start)
  2. 遇到 setTimeout 加入外部队列
  3. 遇到两个 Promise 的 then 加入内部队列
  4. 遇到 console.log 直接执行(输出 script end)
  5. 内部队列中的任务挨个执行完 (输出 promise1 和 promise2)
  6. 外部队列中的任务执行 (输出 setTimeout)

3.2示例二

setTimeout(()=>{
  console.log('timer1');
  Promise.resolve().then(function() {
      console.log('promise1');
  });
});

setTimeout(()=>{
  console.log('timer2');
  Promise.resolve().then(function() {
      console.log('promise2');
  });
});

浏览器端执行的结果是: timer1 -> promise1 -> timer2 -> promise2

3.3示例三

setTimeout(() => {
      console.log('定时器');
}, 0)
new Promise((resolve) => {
  console.log('同步代码')  
  resolve('异步代码')
}).then((res) => {
  console.log(res);   
})
console.log('奥特曼');

执行的结果是: 同步代码 -> 奥特曼 -> 异步代码 -> 定时器