詳解JavaScript的運行機制

這篇文章給大家分享的是有關詳解JavaScript的運行機制的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧。

一、引子

本文介紹JavaScript運行機制，這一部分比較抽象，我們先從一道面試題入手：

console.log(1);
setTimeout(function(){
console.log(3);
},0);
console.log(2);
請問數字打印順序是什么？
復制代碼

這一題看似很簡單，但如果你不了解JavaScript運行機制，很容易就答錯了。題目的答案是依次輸出1 2 3，如果你有疑惑，下文有詳細解釋。

二、理解JS的單線程的概念

JavaScript語言的一大特點就是單線程，也就是說，同一個時間只能做一件事。那么，為什么JavaScript不能有多個線程呢？這樣能提高效率啊。 JavaScript的單線程，與它的用途有關。作為瀏覽器腳本語言，JavaScript的主要用途是與用戶互動，以及操作DOM。這決定了它只能是單線程，否則會帶來很復雜的同步問題。比如，假定JavaScript同時有兩個線程，一個線程在某個DOM節點上添加內容，另一個線程刪除了這個節點，這時瀏覽器應該以哪個線程為準？ 所以，為了避免復雜性，從一誕生，JavaScript就是單線程，這已經成了這門語言的核心特征，將來也不會改變。

三、理解任務隊列(消息隊列)

單線程就意味著，所有任務需要排隊，前一個任務結束，才會執行后一個任務。如果前一個任務耗時很長，后一個任務就不得不一直等著。JavaScript語言的設計者意識到這個問題，將所有任務分成兩種，一種是同步任務（synchronous），另一種是異步任務（asynchronous）。同步任務指的是，在主線程上排隊執行的任務，只有前一個任務執行完畢，才能執行后一個任務；異步任務指的是，不進入主線程、而進入"任務隊列"（task queue）的任務，只有"任務隊列"通知主線程，某個異步任務可以執行了，該任務才會進入主線程執行。異步任務包括宏任務和微任務(后面會重點介紹)，接下來我們通過兩個例子說明同步任務和異步任務的區別：

console.log("A");
while(true){ }
console.log("B");
請問最后的輸出結果是什么？
復制代碼

如果你的回答是A,恭喜你答對了，因為這是同步任務，程序由上到下執行，遇到while()死循環，下面語句就沒辦法執行

console.log("A");
setTimeout(function(){
console.log("B");
},0);
while(true){}
請問最后的輸出結果是什么？
復制代碼

如果你的答案是A，恭喜你現在對js運行機制已經有個粗淺的認識了！題目中的setTimeout()就是個異步任務。在所有同步任務執行完之前，任何的異步任務是不會執行的，關于這點下文還會詳細說明。

四、理解Event Loop

異步執行的運行機制如下：

• 所有同步任務都在主線程上執行，形成一個執行棧（execution context stack）。
• 主線程之外，還存在一個"任務隊列"（task queue）。只要異步任務有了運行結果，就在"任務隊列"之中放置一個事件。
• 一旦"執行棧"中的所有同步任務執行完畢，系統就會讀取"任務隊列"，看看里面有哪些事件。那些對應的異步任務，于是結束等待狀態，進入執行棧，開始執行。
• 主線程不斷重復上面的第三步。

主線程從"任務隊列"中讀取事件，這個過程是循環不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop（事件循環）。只要主線程空了，就會去讀取"任務隊列"，這就是JavaScript的運行機制。這個過程會循環反復。以下這張圖可以很好說明這點。

五、哪些語句會放入異步任務隊列及放入時機

一般來說，有以下四種會放入異步任務隊列：

1. setTimeout和setlnterval
3. DOM事件
5. ES6中的Promise
7. Ajax異步請求

javascript 代碼運行分兩個階段：

1、預解析---把所有的函數定義提前，所有的變量聲明提前，變量的賦值不提前

2、執行---從上到下執行（按照js運行機制） 至于放入異步任務隊列的時機，我們通過 setTimeout的例子和Ajax例子來詳細說明：

例題1
for (var i = 0; i < 5; i++) {
setTimeout(function() {  
 console.log(i);  
  }, 1000);
}
請問最后的輸出結果是什么？
復制代碼

for循環一次碰到一個 setTimeout()，并不是馬上把setTimeout()拿到異步隊列中，而要等到一秒后，才將其放到任務隊列里面，一旦"執行棧"中的所有同步任務執行完畢（即for循環結束，此時i已經為5），系統就會讀取已經存放"任務隊列"的setTimeout()（有五個），于是答案是輸出5個5。

上面也提到，在到達指定時間時，定時器就會將相應回調函數插入“任務隊列”尾部。這就是“定時器（timer）”功能。 關于定時器的重要補充：

定時器包括setTimeout與 setInterval 兩個方法。它們的第二個參數是指定其回調函數推遲/每隔多少毫秒數后執行。

對于第二個參數有以下需要注意的地方：

當第二個參數缺省時，默認為 0；

當指定的值小于 4 毫秒，則增加到 4ms(4ms 是 HTML5 標準指定的，對于 2010 年及之前的瀏覽器則是 10ms);也就是說至少需要4毫秒，該setTimeout()拿到任務隊列中。

例題2
$.ajax({
url：'xxxxx',
success:function (result){
console.log("a")
   }
})

setTimeout(function (){
console.log("b")
},100)

setTimeout(function (){
console.log("c")
})

console.log("d");

ajax加載完成時才會放入異步隊列，至于這段時間不確定，所有有兩種情況：①大于100ms,最后的結果是 d c b a ;②小于100ms,最后的結果便是d c a b。

六、微任務(Microtask)與宏任務(Macrotask)

我們上面提到異步任務分為宏任務和微任務，宏任務隊列可以有多個，微任務隊列只有一個。

• 宏任務包括：script(全局任務), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering。
• 微任務包括: new Promise().then(回調), process.nextTick, Object.observe(已廢棄), MutationObserver(html5新特性)

當執行棧中的所有同步任務執行完畢時，是先執行宏任務還是微任務呢？

• 由于執行代碼入口都是全局任務 script，而全局任務屬于宏任務，所以當棧為空，同步任務任務執行完畢時，會先執行微任務隊列里的任務。
• 微任務隊列里的任務全部執行完畢后，會讀取宏任務隊列中拍最前的任務。
• 執行宏任務的過程中，遇到微任務，依次加入微任務隊列。
• 棧空后，再次讀取微任務隊列里的任務，依次類推。

一句話概括上面的流程圖：當某個宏任務隊列的中的任務全部執行完以后,會查看是否有微任務隊列。如果有，先執行微任務隊列中的所有任務，如果沒有，就查看是否有其他宏任務隊列。

接下來我們看兩道例子來介紹上面流程：

Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})
setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
復制代碼

最后輸出結果是Promise1，setTimeout1，Promise2，setTimeout2

• 一開始執行棧的同步任務執行完畢，會去查看是否有微任務隊列，上題中存在(有且只有一個)，然后執行微任務隊列中的所有任務輸出Promise1，同時會生成一個宏任務 setTimeout2
• 然后去查看宏任務隊列，宏任務 setTimeout1 在 setTimeout2 之前，先執行宏任務 setTimeout1，輸出 setTimeout1
• 在執行宏任務setTimeout1時會生成微任務Promise2 ，放入微任務隊列中，接著先去清空微任務隊列中的所有任務，輸出 Promise2
• 清空完微任務隊列中的所有任務后，就又會去宏任務隊列取一個，這回執行的是 setTimeout2

console.log('----------------- start -----------------');
setTimeout(() => {
  console.log('setTimeout');
}, 0)
new Promise((resolve, reject) =>{
  for (var i = 0; i < 5; i++) {
    console.log(i);
  }
  resolve();  // 修改promise實例對象的狀態為成功的狀態
}).then(() => {
  console.log('promise實例成功回調執行');
})
console.log('----------------- end -----------------');

七、題外話

如果要輸出0~4，上面例題應該如何修改？

1. 將var變為let

for (let i = 0; i < 5; i++) {
setTimeout(function() {  
  console.log(i);
  }, 1000);
}
復制代碼

1. 加個立即執行函數

for (var i = 0; i < 5; i++) {
    (function(i){
    setTimeout(function() {  
      console.log(i);
      }, 1000);
    })(i)
}
復制代碼

1. 也可以通過這樣加閉包

for(var i = 1;i < 5;i++){  
      var a = function(){  
          var j = i;    
        setTimeout(function(){  
              console.log(j);  
          },1000)  
      }    
    a();
}

感謝各位的閱讀！關于詳解JavaScript的運行機制就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！