【js】javaScript 執行機制
javascript 是一門單線程語言(按照語句一行一行的執行)
let a = ‘1‘; console.log(a); let b = ‘2‘; console.log(b);
這樣子正常執行是沒有問題,但是當碰到異步的情況,比如
setTimeout(function(){ console.log(‘定時器開始啦‘) });new Promise(function(resolve){ console.log(‘馬上執行for循環啦‘); for(var i = 0; i < 10000; i++){ i == 99 && resolve();} }).then(function(){ console.log(‘執行then函數啦‘) }); console.log(‘代碼執行結束‘);
按照正常執行結果應該是
1//"定時器開始啦" 2//"馬上執行for循環啦" 3//"執行then函數啦" 4//"代碼執行結束"
去chrome上驗證下,結果完全不對,瞬間懵了,說好的一行一行執行的呢?
我們真的要徹底弄明白javascript的執行機制了。
1.關於javascript |
javascript是一門 單線程 語言,在最新的HTML5中提出了Web-Worker,但javascript是單線程這一核心仍未改變。所以一切javascript版的"多線程"都是用單線程模擬出來的,一切javascript多線程都是紙老虎!
2.javascript事件循環 |
既然js是單線程,那就像只有一個窗口的銀行,客戶需要排隊一個一個辦理業務,同理js任務也要一個一個順序執行。如果一個任務耗時過長,那麽後一個任務也必須等著。那麽問題來了,假如我們想瀏覽新聞,但是新聞包含的超清圖片加載很慢,難道我們的網頁要一直卡著直到圖片完全顯示出來?因此聰明的程序員將任務分為兩類:
1) 異步任務 |
2)同步任務 |
當我們打開網站時,網頁的渲染過程就是一大堆同步任務,比如頁面骨架和頁面元素的渲染。而像加載圖片音樂之類占用資源大耗時久的任務,就是異步任務。關於這部分有嚴格的文字定義,但本文的目的是用最小的學習成本徹底弄懂執行機制,所以我們用導圖來說明:
導圖要表達的內容用文字來表述的話:
-
同步和異步任務分別進入不同的執行"場所",同步的進入主線程,異步的進入Event Table並註冊函數。
-
當指定的事情完成時,Event Table會將這個函數移入Event Queue。
-
主線程內的任務執行完畢為空,會去Event Queue讀取對應的函數,進入主線程執行。
-
上述過程會不斷重復,也就是常說的Event Loop(事件循環)。
我們不禁要問了,那怎麽知道主線程執行棧為空啊?js引擎存在monitoring process進程,會持續不斷的檢查主線程執行棧是否為空,一旦為空,就會去Event Queue那裏檢查是否有等待被調用的函數。
說了這麽多文字,不如直接一段代碼更直白:
let data = []; $.ajax({ url:www.javascript.com, data:data, success:() => {
console.log(‘發送成功!‘); } }) console.log(‘代碼執行結束‘);
上面是一段簡易的ajax請求代碼:
-
ajax進入Event Table,註冊回調函數success。
-
執行console.log(‘代碼執行結束‘)。
-
ajax事件完成,回調函數success進入Event Queue。
-
主線程從Event Queue讀取回調函數success並執行。
相信通過上面的文字和代碼,你已經對js的執行順序有了初步了解。接下來我們來研究進階話題:setTimeout。
3.又愛又恨的setTimeout |
大名鼎鼎的setTimeout無需再多言,大家對他的第一印象就是異步可以延時執行,我們經常這麽實現延時3秒執行:
setTimeout(() => { console.log(‘延時3秒‘); },3000)
漸漸的setTimeout用的地方多了,問題也出現了,有時候明明寫的延時3秒,實際卻5,6秒才執行函數,這又咋回事啊?
先看一個例子:
setTimeout(() => { task(); },3000) console.log(‘執行console‘);
根據前面我們的結論,setTimeout是異步的,應該先執行console.log這個同步任務,所以我們的結論是:
1//執行console 2//task()
去驗證一下,結果正確!然後我們修改一下前面的代碼:
setTimeout(() => { task() },3000) 5sleep(10000000)
乍一看其實差不多嘛,但我們把這段代碼在chrome執行一下,卻發現控制臺執行task()需要的時間遠遠超過3秒,說好的延時三秒,為啥現在需要這麽長時間啊?
這時候我們需要重新理解setTimeout的定義。我們先說上述代碼是怎麽執行的:
-
task()進入Event Table並註冊,計時開始。
-
執行sleep函數,很慢,非常慢,計時仍在繼續。
-
3秒到了,計時事件timeout完成,task()進入Event Queue,但是sleep也太慢了吧,還沒執行完,只好等著。
-
sleep終於執行完了,task()終於從Event Queue進入了主線程執行。
上述的流程走完,我們知道setTimeout這個函數,是經過指定時間後,把要執行的任務(本例中為task())加入到Event Queue中,又因為是單線程任務要一個一個執行,如果前面的任務需要的時間太久,那麽只能等著,導致真正的延遲時間遠遠大於3秒。
我們還經常遇到setTimeout(fn,0)這樣的代碼,0秒後執行又是什麽意思呢?是不是可以立即執行呢?
答案是不會的,setTimeout(fn,0)的含義是,指定某個任務在主線程最早可得的空閑時間執行,意思就是不用再等多少秒了,只要主線程執行棧內的同步任務全部執行完成,棧為空就馬上執行。舉例說明:
//代碼1 console.log(‘先執行這裏‘); setTimeout(() => { console.log(‘執行啦‘) },0); //代碼2 console.log(‘先執行這裏‘); setTimeout(() => { console.log(‘執行啦‘) },3000);
代碼1的輸出結果是:
1//先執行這裏 2//執行啦 3代碼2的輸出結果是: 4 5//先執行這裏 6// ... 3s later 7// 執行啦
關於setTimeout要補充的是,即便主線程為空,0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML的標準,最低是4毫秒。有興趣的同學可以自行了解。
4.又恨又愛的setInterval |
上面說完了setTimeout,當然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。他倆差不多,只不過後者是循環的執行。對於執行順序來說,setInterval會每隔指定的時間將註冊的函數置入Event Queue,如果前面的任務耗時太久,那麽同樣需要等待。
唯一需要註意的一點是,對於setInterval(fn,ms)來說,我們已經知道不是每過ms秒會執行一次fn,而是每過ms秒,會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回調函數fn執行時間超過了延遲時間ms,那麽就完全看不出來有時間間隔了。這句話請讀者仔細品味。
5.Promise與process.nextTick(callback) |
傳統的定時器我們已經研究過了,接著我們探究Promise與process.nextTick(callback)的表現。
Promise的定義和功能本文不再贅述,不了解的讀者可以學習一下阮一峰老師的Promise。而process.nextTick(callback)類似node.js版的"setTimeout",在事件循環的下一次循環中調用 callback 回調函數。
我們進入正題,除了廣義的同步任務和異步任務,我們對任務有更精細的定義:
-
macro-task(宏任務):包括整體代碼script,setTimeout,setInterval
-
micro-task(微任務):Promise,process.nextTick
不同類型的任務會進入對應的Event Queue,比如setTimeout和setInterval會進入相同的Event Queue。
事件循環的順序,決定js代碼的執行順序。進入整體代碼(宏任務)後,開始第一次循環。接著執行所有的微任務。然後再次從宏任務開始,找到其中一個任務隊列執行完畢,再執行所有的微任務。聽起來有點繞,我們用文章最開始的一段代碼說明:
setTimeout(function() { console.log(‘setTimeout‘); }) new Promise(function(resolve) { console.log(‘promise‘); }).then(function() { console.log(‘then‘); }) console.log(‘console‘);
-
這段代碼作為宏任務,進入主線程。
-
先遇到setTimeout,那麽將其回調函數註冊後分發到宏任務Event Queue。(註冊過程與上同,下文不再描述)
-
接下來遇到了Promise,new Promise立即執行,then函數分發到微任務Event Queue。
-
遇到console.log(),立即執行。
-
好啦,整體代碼script作為第一個宏任務執行結束,看看有哪些微任務?我們發現了then在微任務Event Queue裏面,執行。
-
ok,第一輪事件循環結束了,我們開始第二輪循環,當然要從宏任務Event Queue開始。我們發現了宏任務Event
Queue中setTimeout對應的回調函數,立即執行。 結束。
事件循環,宏任務,微任務的關系如圖所示:
我們來分析一段較復雜的代碼,看看你是否真的掌握了js的執行機制:
console.log(‘1‘); setTimeout(function() { console.log(‘2‘); process.nextTick(function() { console.log(‘3‘); }) new Promise(function(resolve) { console.log(‘4‘); resolve(); }).then(function() { console.log(‘5‘) }) }) process.nextTick(function() { console.log(‘6‘); }) new Promise(function(resolve) { console.log(‘7‘); resolve(); }).then(function() { console.log(‘8‘) }) setTimeout(function() { console.log(‘9‘); process.nextTick(function() { console.log(‘10‘); }) new Promise(function(resolve) { console.log(‘11‘); resolve(); }).then(function() { console.log(‘12‘) }) })
第一輪事件循環流程分析如下:
-
整體script作為第一個宏任務進入主線程,遇到console.log,輸出1。
-
遇到setTimeout,其回調函數被分發到宏任務Event Queue中。我們暫且記為setTimeout1。
-
遇到process.nextTick(),其回調函數被分發到微任務Event Queue中。我們記為process1。
-
遇到Promise,new Promise直接執行,輸出7。then被分發到微任務Event Queue中。我們記為then1。
-
又遇到了setTimeout,其回調函數被分發到宏任務Event Queue中,我們記為setTimeout2。
宏任務Event Queue | 微任務Event Queue |
---|---|
setTimeout1 | process1 |
setTimeout2 | then1 |
-
上表是第一輪事件循環宏任務結束時各Event Queue的情況,此時已經輸出了1和7。
-
我們發現了process1和then1兩個微任務。
-
執行process1,輸出6。
-
執行then1,輸出8。
好了,第一輪事件循環正式結束,這一輪的結果是輸出1,7,6,8。那麽第二輪時間循環從setTimeout1宏任務開始:
-
首先輸出2。接下來遇到了process.nextTick(),同樣將其分發到微任務Event Queue中,記為process2。new
Promise立即執行輸出4,then也分發到微任務Event Queue中,記為then2。
宏任務Event Queue | 微任務Event Queue |
---|---|
setTimeout2 | process2 |
null | then2 |
-
第二輪事件循環宏任務結束,我們發現有process2和then2兩個微任務可以執行。
-
輸出3。
-
輸出5。
-
第二輪事件循環結束,第二輪輸出2,4,3,5。
-
第三輪事件循環開始,此時只剩setTimeout2了,執行。
-
直接輸出9。
-
將process.nextTick()分發到微任務Event Queue中。記為process3。
-
直接執行new Promise,輸出11。
-
將then分發到微任務Event Queue中,記為then3。
宏任務Event Queue | 微任務Event Queue |
---|---|
null | process3 |
null | then3 |
-
第三輪事件循環宏任務執行結束,執行兩個微任務process3和then3。
-
輸出10。
-
輸出12。
第三輪事件循環結束,第三輪輸出9,11,10,12。
整段代碼,共進行了三次事件循環,完整的輸出為1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。(請註意,node環境下的事件監聽依賴libuv與前端環境不完全相同,輸出順序可能會有誤差)
6.寫在最後 |
(1)js的異步
我們從最開頭就說javascript是一門單線程語言,不管是什麽新框架新語法糖實現的所謂異步,其實都是用同步的方法去模擬的,牢牢把握住單線程這點非常重要。
(2)事件循環Event Loop
事件循環是js實現異步的一種方法,也是js的執行機制。
(3)javascript的執行和運行
執行和運行有很大的區別,javascript在不同的環境下,比如node,瀏覽器,Ringo等等,執行方式是不同的。而運行大多指javascript解析引擎,是統一的。
(4)setImmediate
微任務和宏任務還有很多種類,比如setImmediate等等,執行都是有共同點的,有興趣的同學可以自行了解。
(5)最後的最後
javascript是一門單線程語言
Event Loop是javascript的執行機制
牢牢把握兩個基本點,以認真學習javascript為中心,早日實現成為前端高手的偉大夢想!
【js】javaScript 執行機制