JavaSript的事件执行机制

写在前面：弄懂JavaScript事件执行机制必须要先知道的两点。

1.JavaScript是一门单线程语言。
2.Event Loop(事件循环)是JavaScript的执行机制。
首先什么是单线程语言呢？简单通俗的解释就是代码的执行顺序是从上到下依次执行的。那么问题来了，当我运行下面代码，自信满满，以为会输出1，2，3，4时，却发现结果和我想象的不太一样啊，这是为什么呢？

setTimeout(()=>{
  console.log('1')
},0)
new Promise((resolve,reject)=>{
  console.log('2')
  resolve()
}).then(()=>{
  console.log('3')    
})
 console.log('4');

image

是不是觉得和js是按照语句出现的顺序执行/产生的冲突呢？这时我们就要引入js的事件执行机制了。

关于JavaScript

javascript是一门单线程语言，在最新的HTML5中提出了Web-Worker, 但javascript是单线程这一核心扔未改变。所以一切javascript版的“多线程”都是用单线程模拟出来的，一切javascript多线程都是纸老虎。

JavaScript为什么需要异步

如果js中不存在异步，只能自上而下执行，如果上一行解析时间很长，那么下面的代码就会被阻塞。对于用户而言，阻塞就以为着“卡死”，这样就导致了很差的用户体验。比如在进行ajax请求的时候如果没有返回数据后面的代码就没办法执行。
JavaScript异步的执行机制其实就是事件循环（eventloop）,理解了eventloop机制，就理解了js异步的执行机制。

javascript事件循环

我们都知道JavaScript中的任务可以分为两种：
- 同步任务
- 异步任务
当我们打开网站时，网页的渲染过程就是一大堆同步任务，比如页面骨架和页面元素的渲染。而像加载图片音乐之类占用资源大耗时久的任务，就是异步任务。此处引入一张图片来辅助理解

image
图片中的内容可以用以下文字表述：
- 首先判断JS是同步还是异步，同步就进入主线程运行，异步的进入Event Table并注册函数。
- 当指定的事情完成时，Event Table会将这个函数移入Event Queue。
- 同步任务进入主线程后顺序执行，直到主线程空闲时，才会去 Event Queue中查看是否有可执行的异步任务，如果有就推入主线程中。
- 上述过程会不断重复，也就是常说的Event Loop(事件循环)。
那么现在问题来了，我们怎么知道什么时候主线程是空闲的呢？js引擎存在monitoring process进程，会持续不断的检查主线程执行栈是否为空，一旦为空，就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。
下面上代码，进一步学习

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('发送成功!');
    }
})
console.log('代码执行结束');
// 控制台输出结果
     '代码执行结束'
     '发送成功'

上面代码的执行顺序如下：
- ajax进入Event Table，注册回调函数success。
- 执行console.log('代码执行结束')。
- ajax事件完成，回调函数success进入Event Queue。
- 主线程从Event Queue读取回调函数success并执行
相信通过上面的文字和代码，你已经对js的执行顺序有了初步了解。接下来我们来研究进阶话题：setTimeout

setTimeout

setTimeout是一个典型的异步操作，我们经常会用它来延迟执行一个任务。不知道大家在项目中会不会遇到这样的问题，明明定时延迟3秒，但是3秒时间过去了，任务还没执行，这是怎么回事呢？让我们先看看下面的代码：

setTimeout(() => {
   task()
},3000)
console.log('执行console');

根据前面我们的结论，setTimeout是异步的，所以上面的代码应该先执行console.log这个同步任务，然后再执行setTimeout里面的task()
现在我们修改一下代码

setTimeout(() => {
    task()
},3000)

wait(10000000)

乍一看好像没有什么区别，但是如果拿到chrome里执行就会发现打印'执行setTimeout的时间远超3秒，这是为什么呢？
现在我们来详细分析一下上面的代码
- task()进入Event Table并注册,计时开始。
- 执行wait函数，很慢，非常慢，计时仍在继续。
- 3秒到了，计时事件setTimeout完成，但是wait也太慢了吧，还没执行完，只好等着。
- wait终于执行完了，task()终于从Event Queue进入了主线程执行。
分析结束，我们知道setTimeout这个函数，是经过指定时间后，把要执行的任务(本例中为task())加入到Event Queue中，又因为是单线程任务要一个一个执行，如果前面的任务需要的时间太久，那么只能等着，导致真正的延迟时间远远大于3秒。
我们经常还会遇到这样的代码setTimeout(fn,0)，0秒后执行，但是实际上真的能做到0秒执行吗？
答案是不会的，setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行，意思就是不用再等多少秒了，只要主线程执行栈内的同步任务全部执行完成，栈为空就马上执行。举例说明：

//代码1
console.log('先执行这里');
setTimeout(() => {
    console.log('执行啦')
},0);

# 代码1执行结果
//先执行这里
//执行啦

//代码2
console.log('先执行这里');
setTimeout(() => {
    console.log('执行啦')
},3000);


# 代码2执行结果
//先执行这里
3s后...
//执行啦

关于setTimeout要补充的是，即便主线程为空，0毫秒实际上也是达不到的。根据HTML的标准，最低是4毫秒哟。

setInterval

setTimeout与setInterval差不多，只不过后者是循环的执行。对于执行顺序来说，setInterval会每隔指定的时间将注册的函数置入Event Queue，如果前面的任务耗时太久，那么同样需要等待。
需要注意的一点是，对于setInterval(fn,ms)来说，我们已经知道不是每过ms秒会执行一次fn，而是每过ms秒，会有fn进入Event Queue。所以一旦setInterval的回调函数fn执行时间超过了延迟时间ms，那么就完全看不出来有时间间隔了。

Promise与process.nextTick(callback)

除了广义的同步任务和异步任务，我们对任务有更精细的定义：
宏任务：包含整个script代码块，setTimeout, setIntval
微任务：promise.then, process.nextTick(node.js环境)
不同类型的任务会进入对应的event queue, 比如setTime和setIntval会进入相同（宏任务）的event queue, 而promise和process.nextTick会进入相同（微任务）的event queue。
事件循环的顺序，决定js代码的执行顺序。进入整体代码(宏任务)后，开始第一次循环。接着执行所有的微任务。然后再次从宏任务开始，找到其中一个任务队列执行完毕，再执行所有的微任务。是不是觉得有点绕？我们下面来通过代码进行分析。

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

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise');
}).then(function() {
    console.log('then');
})

console.log('console');

这段script代码块是一个宏任务，进入主线程执行
首先遇到了setTimeout，那么将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue。
接下来遇到了new Promise,立即执行，then函数分发到微任务Event Queue。
然后又遇到console.log()，立即执行。
至此，整体代码script作为第一个宏任务执行结束，接着看看有哪些微任务？我们发现了then在微任务Event Queue里面，执行。
ok，第一轮事件循环结束了，我们开始第二轮循环，当然要从宏任务Event Queue开始。我们发现了宏任务Event Queue中setTimeout对应的回调函数，立即执行。
结束。
事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

image
下面用代码来深入理解上面的机制：

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')
    })
})

第一轮事件循环：
- 首先script代码快作为一个宏任务进入主线程执行，遇到console.log('1')，执行输出1
- 再遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout1。
- 下面遇到process.nextTick，分配到微任务Event Queue中。记为process1。
- 接着遇到Promise，new Promise，执行输出7，then被分发到微任务Event Queue中。记为then1。
- 最后又遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。记为setTimeout2。第一轮宏任务执行完毕。
- 现在开始执行微任务，微任务Event Queue中有process1和then1。顺序执行，输出6，8。
- 到此第一次事件循环执行完毕，输出1，7，6，8。
第二轮的事件循环从宏任务的第一个Event Queue，setTimeout1开始执行。
- 执行setTimeout1，首先输出2，
- 遇到了process.nextTick，分配到微任务Event Queue中。记为process2，
- 遇到Promise， new Promise立即执行，输出4，then被分发到微任务Event Queue中。记为then2。第二轮宏任务setTimeout1执行完毕。
- 现在开始执行微任务，微任务Event Queue中有process2和then2，顺序执行，输出3，5。
- 到此第二次事件循环执行完毕，输出2，4，3，5。
第三轮的事件循环就从宏任务的第二个Event Queue，setTimeout2开始执行。
- 执行setTimeout1，首先输出9，
- 遇到了process.nextTick，分配到微任务Event Queue中。记为process3，
- 遇到Promise， new Promise立即执行，输出11，then被分发到微任务Event Queue中。记为then3。第二轮宏任务setTimeout2执行完毕。
- 现在开始执行微任务，微任务Event Queue中有process3和then3，顺序执行，输出10，12。
- 至此整段代码执行完毕，共进行了三次事件循环，完整的输出为1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。
  (请注意，node环境下的事件监听依赖libuv与前端环境不完全相同，输出顺序可能会有误差)。
下面再来一个更复杂的案例代码：

new Promise(function (resolve) { 
    console.log('1')
    resolve()
}).then(function () {    // then1
    console.log('3')
})
setTimeout(function () {   // setTimeout1
    console.log('4')
    setTimeout(function () {    // setTimeout4
        console.log('7')
        new Promise(function (resolve) {
            console.log('8')
            resolve()
        }).then(function () {     // then2
            console.log('10')
            setTimeout(function () {   // setTimeout6
                console.log('12')
            })
        })
        console.log('9')
    })
})
setTimeout(function () {   // setTimeout2
    console.log('5')
})
setTimeout(function () {    // setTimeout3
    console.log('6')
    setTimeout(function () {   // setTimeout5
        console.log('11')
    })
})
console.log('2')

第一轮事件循环：
- 首先script代码快作为一个宏任务进入主线程执行，遇到Promise， new Promise立即执行，输出1，then被分发到微任务Event Queue中。记为then1。
- 然后遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout1。
- 再遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout2。
- 接下来还是setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout3。
- 遇到console.log('2')，执行，输出2。第一轮宏任务执行完毕。
- 现在开始执行微任务，微任务Event Queue中有then1。执行，输出3。
- 到此第一轮事件循环结束，输出1，2，3。
第二轮事件循环从宏任务的第一个Event Queue，setTimeout1开始执行。
- 遇到console.log('4')，执行，输出4，
- 遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout4。
- 此时微任务Event Queue里没有任务，第二轮事件循环结束，输出4。
第三轮事件循环从宏任务的第二个Event Queue，setTimeout2开始执行。
- 遇到console.log('5')，执行，输出5。
- 此时微任务Event Queue里没有任务，第三轮事件循环结束，输出5。
第四轮事件循环从宏任务的第三个Event Queue，setTimeout3开始执行。
- 遇到console.log('6')，执行，输出6
- 遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout5。
- 此时微任务Event Queue里没有任务，第四轮事件循环结束，输出6。
第五轮事件循环从宏任务的第四个Event Queue，setTimeout4开始执行。
- 遇到console.log('7')，执行，输出7
- 遇到Promise， new Promise立即执行，输出8，then被分发到微任务Event Queue中。记为then2。
- 遇到console.log('9')，执行，输出9。第五轮宏任务执行完毕。
- 现在开始执行微任务，微任务Event Queue中有then2。
  - 遇到console.log('10')，执行，输出10，
  - 遇到setTimeout，分配到宏任务Event Queue中。并记为setTimeout6。
- 到此第五轮事件循环结束，输出7，8，9，10
第六轮事件循环从宏任务的第五个Event Queue，setTimeout5开始执行。
- 遇到console.log('11')，执行，输出11，
- 此时微任务Event Queue里没有任务，第六轮事件循环结束，输出11。
第七轮事件循环从宏任务的第六个Event Queue，setTimeout6开始执行。
- 遇到console.log('12')，执行，输出12，
- 此时微任务Event Queue里没有任务，第七轮事件循环结束，输出12。
到此整段代码执行完毕，输出顺序为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。

写在最后：

事件循环是js实现异步的一种方法，也是js的执行机制。
执行和运行有很大的区别，javascript在不同的环境下，比如node，浏览器，Ringo等等，执行方式是不同的。而运行大多指javascript解析引擎，是统一的。
最后的最后
- javascript是一门单线程语言
- Event Loop(事件循环)是JavaScript的执行机制