JavaScript执行机制,同步和异步,宏任务和微任务。

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?这样能提高效率啊。

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。比如,假定JavaScript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。

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。

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。

JavaScript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(synchronous),另一种是异步任务(asynchronous)。

同步任务

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;

异步任务指

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。

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。)
(1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈。

(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。

(4)主线程不断重复上面的第三步。

那怎么知道主线程执行栈为空啊?JavaScript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。


同步异步流程图

javascript的宏任务和微任务

宏任务有Event Table(事件列表)、Event Queue(事件队列),微任务有Event Queue(事件队列)

1.宏任务:包括整体代码script,setTimeout,setInterval、I/O、UI 交互事件、setImmediate(Node.js 环境);

2.微任务:Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)


运行机制
setTimeout(function() {
    console.log('宏任务setTimeout');  //先遇到setTimeout,将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue
  //如果setTimeout设置时间,那它会先把函数放到宏任务Event Table,等时间到了再放入宏任务Event Queue里面
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('微任务promise');      //new Promise函数立即执行
    resolve();                  //必须resolve执行才能执行then
}).then(function() {
    console.log('微任务then');           //then函数分发到微任务Event Queue
})
 function test() {
        console.log('函数声明');
    }
    text()
console.log('主线程console');
 
//执行顺序结果: 微任务promise、函数声明、主线程console、微任务then、宏任务setTimeout

我自己看到这还是不太理解执行机制,后来消化了一下

有个问题promise不是微任务吗为啥会先输出“微任务promise”呢?
new promise 是声明了promise吗? 我就声明了一个test函数并调用,验证下个人想法。
果然输出了“函数声明”,这就是说 在new promise 时 声明并调用了promise 所以会输出“微任务promise”

上面说到JavaScript是单线程,单线程就意味着,所有任务需要排队,也就是上面说到的任务队列。
所以我个人这样理解(个人理解,有错希望评论指正 图用processOn制作):
第一次整体代码script(这时它是一个任务去遍历执行)>>碰到setTimeout(他是一个宏任务提出队列,让它自己变成一个队伍,等待script执行完毕)>>new Promise(promise的机制会立即执行,输出'微任务promis')>>.then(放入微任务队列)>> test()>>console.log(输出)>>.then(执行微任务队列,这里第一次宏任务执行完毕)。
执行下一个宏任务setTimeout>>console.log('宏任务setTimeout')>>没有微任务结束

个人理解,有错希望评论指正

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