前言：

不論是工作還是面試，我們可能都經常會碰到需要知道代碼的執(zhí)行順序的場景，所以打算花點時間徹底搞懂JavaScript的執(zhí)行機制。

想要搞懂JavaScript執(zhí)行機制，你需要清楚下面這些知識： （以瀏覽器環(huán)境為例，與Node環(huán)境不同）

1.進程與線程的概念

• 瀏覽器原理
• 事件循環(huán)（Event-Loop），任務隊列（同步任務，異步任務，微任務，宏任務）
• 進程與線程
  

我們都知道計算機的核心是CPU，它承擔了所有的計算任務；而操作系統(tǒng)是計算機的管理者，它負責任務的調度、資源的分配和管理，統(tǒng)領整個計算機硬件；應用程序則是具有某種功能的程序，程序是運行于操作系統(tǒng)之上的。

進程：

進程是一個具有獨立功能的程序在一個數據集上的一次動態(tài)執(zhí)行的過程，是操作系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位，是應用程序運行的載體 進程是能擁有資源和獨立運行的最小單位，也是程序執(zhí)行的最小單位。

進程具有的特征：

• 動態(tài)性：進程是程序的一次執(zhí)行過程，是臨時的，有生命期的，是動態(tài)產生，動態(tài)消亡的；
• 并發(fā)性：任何進程都可以同其他進程一起并發(fā)執(zhí)行；
• 獨立性：進程是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位；
• 結構性：進程由程序、數據和進程控制塊三部分組成。
  

線程：

線程是程序執(zhí)行中一個單一的順序控制流程，是程序執(zhí)行流的最小單元，是處理器調度和分派的基本單位。一個進程可以有一個或多個線程，各個線程之間共享程序的內存空間(也就是所在進程的內存空間)。一個標準的線程由線程ID、當前指令指針(PC)、寄存器和堆棧組成。而進程由內存空間(代碼、數據、進程空間、打開的文件)和一個或多個線程組成。

進程與線程的區(qū)別：

• 線程是程序執(zhí)行的最小單位，而進程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單位；
• 一個進程由一個或多個線程組成，線程是一個進程中代碼的不同執(zhí)行路線；
• 進程之間相互獨立，但同一進程下的各個線程之間共享程序的內存空間(包括代碼段、數據集、堆等)及一些進程級的資源(如打開文件和信號)，進程與進程之間互不可見；
• 調度和切換：線程上下文切換比進程上下文切換要快得多。
  

JS為什么是單線程？

JavaScript從它誕生之初就是作為瀏覽器的腳本語言，主要用來處理用戶交互以及操作DOM，這就決定了它只能是單線程的，否則會帶來非常復雜的同步問題。

舉個例子： 如果JS是多線程的，其中一個線程要修改一個DOM元素，另外一個線程想要刪除這個DOM元素，這時候瀏覽器就不知道該聽誰的。所以為了避免復雜性，從一誕生，JavaScript就被設計成單線程。

為了利用多核CPU的計算能力，HTML5提出Web Worker標準，允許JavaScript腳本創(chuàng)建多個線程，但是子線程完全受主線程控制，且不得操作DOM。所以，這個新標準并沒有改變JavaScript單線程的本質

2.瀏覽器原理

作為前端工程師，瀏覽器想必都不陌生，并且瀏覽器是多進程的。

瀏覽器組成部分：

• 用戶界面：包括地址欄，前進/后退/刷新/書簽??等按鈕
• 瀏覽器引擎：在用戶界面和呈現引擎之間傳送指令
• 渲染引擎：用來繪制請求的內容
• 網絡：用來完成網絡調用，例如http請求，它具有平臺無關的接口，可以在不同平臺上工作
• JavaScript解釋器：用來解析執(zhí)行JavaScript代碼
• 用戶界面后端：用于繪制基本的窗口小部件，比如組合框和窗口，底層使用操作系統(tǒng)的用戶接口
• 數據存儲：屬于持久層，瀏覽器在硬盤中保存類似cookie的各種數據，HTML5定義了web database技術，這是一種輕量級完整的客戶端存儲技術
  

??注意：與大多數瀏覽器不同的是，谷歌（Chrome）瀏覽器的每個標簽頁都分別對應一個呈現引擎實例。每個標簽頁都是一個獨立的進程

瀏覽器包含哪些進程？

瀏覽器進程：

• 瀏覽器的主進程(負責協(xié)調、主控)，該進程只有一個
• 負責瀏覽器界面顯示，與用戶交互。如前進，后退等
• 負責各個頁面的管理，創(chuàng)建和銷毀其他進程
• 將渲染(Renderer)進程得到的內存中的Bitmap(位圖)，繪制到用戶界面上
• 網絡資源的管理，下載等
  

第三方插件進程:

• 負責管理第三方插件
  

GPU進程:

• 負責3D繪制與硬件加速（最多一個）
  

渲染進程：

• 負責頁面文檔解析，執(zhí)行與渲染
  

渲染進程包含哪些線程？

GUI渲染線程：

• 主要負責解析HTML，CSS，構建DOM樹，布局，繪制等
• 該線程與JavaScript引擎線程互斥，當執(zhí)行JavaScript引擎線程時，GUI渲染線程會被掛起，當任務隊列空閑時，主線程才會執(zhí)行GUI渲染
  

JavaScript引擎線程：

• 主要負責處理JavaScript腳本，執(zhí)行代碼（如V8引擎）
• 瀏覽器同時只能有一個JS引擎線程在運行JS程序，即JS是單線程的
• JS引擎線程與GUI渲染線程是互斥的，所以JS引擎會阻塞頁面渲染
  

定時觸發(fā)器線程：

• 負責執(zhí)行定時器函數（setTimeout，setInterval）
• 瀏覽器定時計數器并不是由JS引擎計數的（因為JS是單線程的，如果處于阻塞狀態(tài)就會影響計數器的準確性）
• 通過單獨線程來計時并觸發(fā)定時(計時完畢后，添加到事件觸發(fā)線程的事件隊列中，等待JS引擎空閑后執(zhí)行)，這個線程就是定時觸發(fā)器線程，也叫定時器線程
• W3C在HTML標準中規(guī)定，規(guī)定要求setTimeout中低于4ms的時間間隔算為4ms
  

事件觸發(fā)線程：

• 負責將準備好的事件交給JS引擎線程執(zhí)行
• 當事件被觸發(fā)時，該線程會把對應的事件添加到待處理隊列的隊尾，等待JS引擎處理
  

異步請求線程:

• 在XMLHttpRequest連接后瀏覽器會開一個線程
• 檢測請求狀態(tài)變更時，如果有對應的回調函數，異步請求線程就會產生狀態(tài)變更事件，并把對應的回調函數放入隊列中等待JS引擎執(zhí)行
  

3.同步與異步

由于JavaScript是單線程的，這就決定了它的任務不可能只有同步任務，那些耗時很長的任務如果也按同步任務執(zhí)行的話將會導致頁面阻塞，

所以JavaScript任務一般分為兩類：

同步任務:

同步任務指的是，在主線程上排隊執(zhí)行的任務，只有前一個任務執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個任務；

異步任務:

異步任務指的是，不進入主線程、而進入"任務隊列"（Event queue）的任務，只有"任務隊列"通知主線程，某個異步任務可以執(zhí)行了，該任務才會進入主線程執(zhí)行。

常見的異步任務： 定時器，ajax，事件綁定，回調函數，promise，async await等

• 同步和異步任務分別進入不同的執(zhí)行"場所"，同步的進入主線程，異步的進入Event Table并注冊函數。
• 當Event Table中指定的事情完成時，會將這個函數移入Event Queue。
• 主線程內的任務執(zhí)行完畢為空，會去Event Queue讀取對應的函數，進入主線程執(zhí)行。
• 上述過程會不斷重復，也就是常說的Event Loop(事件循環(huán))。
• 我們不禁要問了，那怎么知道主線程執(zhí)行棧為空??？js引擎存在monitoring process進程，會持續(xù)不斷的檢查主線程執(zhí)行棧是否為空，一旦為空，就會去Event Queue那里檢查是否有等待被調用的函數。
  

宏任務與微任務:

JavaScript除了廣義上的同步任務與異步任務，還有更精細的任務定義：

• 宏任務（macro-task）： 包括全局代碼，setTimeout，setInterval
• 微任務（micro-task）： new Promise().then(回調) process.nextTick()

不同類型的任務會進入到不同的任務隊列：

事件循環(huán)的順序，決定js代碼的執(zhí)行順序。進入整體代碼(宏任務)后，開始第一次循環(huán)。接著執(zhí)行所有的微任務。然后再次從宏任務開始，找到其中一個任務隊列執(zhí)行完畢，再執(zhí)行所有的微任務。

4.執(zhí)行棧與任務隊列

執(zhí)行棧:

JavaScript代碼都是在執(zhí)行上下文中執(zhí)行的，在JavaScript中有三種執(zhí)行上下文：

• 全局執(zhí)行上下文
• 函數執(zhí)行上下文，JS函數被調用時都會創(chuàng)建一個函數執(zhí)行上下文
• eval執(zhí)行上下文，eval函數產生的上下文（用的較少）
  

通常來說我們的JS代碼都不止一個上下文，那么這些上下文的執(zhí)行順序是怎樣的呢？

我們都知道棧是一種后進先出的數據結構，我們JavaScript中的執(zhí)行棧就是一種這樣的棧結構，當JS引擎執(zhí)行代碼時，會產生一個全局上下文并把它壓入執(zhí)行棧，每當遇到函數調用時，就會產生函數執(zhí)行上下文并壓入執(zhí)行棧。引擎從棧頂開始執(zhí)行函數，執(zhí)行完后會彈出該執(zhí)行上下文。

function add(){
  console.log(1)
  foo()
  console.log(3)
}

function foo(){
  console.log(2)
}
add()

我們來看下上面這段代碼的執(zhí)行棧是怎樣的：

任務隊列:

前面我們說到了JavaScript中所有的任務分為同步任務與異步任務，同步任務，顧名思義就是立即執(zhí)行的任務，它一般是直接進入到主線程中執(zhí)行。而我們的異步任務則是進入任務隊列等待主線程中的任務執(zhí)行完再執(zhí)行。

任務隊列是一個事件的隊列，表示相關的異步任務可以進入執(zhí)行棧了。主線程讀取任務隊列就是讀取里面有哪些事件。

隊列是一種先進先出的數據結構。

上面我們說到異步任務又可以分為宏任務與微任務，所以任務隊列也可以分為宏任務隊列與微任務隊列

• Macrotask Queue：進行比較大型的工作，常見的有setTimeout，setInterval，用戶交互操作，UI渲染等；
• Microtask Queue：進行較小的工作，常見的有Promise，Process.nextTick；

5.事件循環(huán)（Event-Loop）

• 同步任務直接放入到主線程執(zhí)行，異步任務（點擊事件，定時器，ajax等）掛在后臺執(zhí)行，等待I/O事件完成或行為事件被觸發(fā)。
• 系統(tǒng)后臺執(zhí)行異步任務，如果某個異步任務事件（或者行為事件被觸發(fā)），則將該任務添加到任務隊列，并且每個任務會對應一個回調函數進行處理。
• 這里異步任務分為宏任務與微任務，宏任務進入到宏任務隊列，微任務進入到微任務隊列。
• 執(zhí)行任務隊列中的任務具體是在執(zhí)行棧中完成的，當主線程中的任務全部執(zhí)行完畢后，去讀取微任務隊列，如果有微任務就會全部執(zhí)行，然后再去讀取宏任務隊列
• 上述過程會不斷的重復進行，也就是我們常說的事件循環(huán)（Event-Loop）。

例題驗證:

我們來看道題目進行驗證

(async ()=>{
    console.log(1) 
  
    setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout1')
    }, 0);
  
    function foo (){
        return new Promise((res,rej) => {
            console.log(2)
            res(3)
        })
    }
  
    new Promise((resolve,reject)=>{
    console.log(4)
    resolve() 
    console.log(5)
    }).then(()=> {
    console.log('6')
    })
  
    const res = await foo();
    console.log(res);
    console.log('7')
  
    setTimeout(_ => console.log('setTimeout2'))
})()

打印順序是：1,4,5,2,6,3,7,setTimeout1,setTimeout2

分析：

• 代碼自上而下執(zhí)行，先遇到console.log(1) ,直接打印1，接著遇到定時器屬于宏任務，放入宏任務隊列
• 再遇到promise，由于new Promise是一個同步任務，所以直接打印4，遇到resolve，也就是后面的then函數，放入微任務隊列，再打印5
• 然后再執(zhí)行await foo,foo函數里面有個promise，new promise屬于同步任務，所以會直接打印2，await返回的是一個promise的回調，await后面的任務放入微任務隊列
• 最后遇到一個定時器，放入宏任務隊列
• 執(zhí)行棧任務執(zhí)行完了，先去微任務隊列獲取微任務執(zhí)行，先執(zhí)行第一個微任務，打印6，再執(zhí)行第二個微任務，打印3，7
• 微任務執(zhí)行完，再去宏任務隊列獲取宏任務執(zhí)行，打印setTimeout1,setTimeout2
  

6.定時器

JavaScript的任務隊列中的異步任務還包括定時器事件，即指定某些代碼在多長時間后執(zhí)行。定時器功能主要由setTimeout()和setInterval()兩個函數來完成，他們的內部執(zhí)行機制完全一樣，區(qū)別主要在于setTimeout是一次執(zhí)行的過程，setInterval則是反復執(zhí)行的過程。

setTimeout函數接受兩個參數，第一個是要執(zhí)行的回調函數，第二個是推遲執(zhí)行的時間（ms)

如果我們把推遲時間設為0，是不是就會立即執(zhí)行呢？

setTimeout(()=>{
    console.log(1)
},0)

console.log(2)

但事實并不是這樣的，上面的打印結果是先打印2，再打印1。是不是覺得很蒙？

我們用上面的事件循環(huán)的規(guī)則來理解就很清晰了，全局代碼執(zhí)行，遇到定時器setTimeout,放入宏任務隊列，接著往下執(zhí)行同步代碼，打印2，執(zhí)行棧任務執(zhí)行完再去微任務隊列，沒有微任務再去看宏任務隊列，有一個宏任務，執(zhí)行打印1。

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(zhí)行，也就是說，盡可能早得執(zhí)行。它在"任務隊列"的尾部添加一個事件，因此要等到同步任務和"任務隊列"現有的事件都處理完，才會得到執(zhí)行。

HTML5標準規(guī)定了setTimeout()的第二個參數的最小值（最短間隔），不得低于4毫秒，如果低于這個值，就會自動增加。在此之前，老版本的瀏覽器都將最短間隔設為10毫秒。另外，對于那些DOM的變動（尤其是涉及頁面重新渲染的部分），通常不會立即執(zhí)行，而是每16毫秒執(zhí)行一次。這時使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。

需要注意的是，setTimeout()只是將事件插入了"任務隊列"，必須等到當前代碼（執(zhí)行棧）執(zhí)行完，主線程才會去執(zhí)行它指定的回調函數。要是當前代碼耗時很長，有可能要等很久，所以并沒有辦法保證，回調函數一定會在setTimeout()指定的時間執(zhí)行。

到此這篇關于JavaScript執(zhí)行機制詳細介紹的文章就介紹到這了,更多相關JavaScript執(zhí)行機制內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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