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10分鐘理解JS引擎的執行機制

作者: ziwei3749

https://segmentfault.com/a/1190000012806637

首先,請牢記2點:

  1. JS是單執行緒語言

  2. JS的Event Loop是JS的執行機制。深入瞭解JS的執行,就等於深入瞭解JS裡的event loop

1.靈魂三問:JS為什麼是單執行緒的?為什麼需要非同步?單執行緒又是如何實現非同步的呢?

技術的出現,都跟現實世界裡的應用場景密切相關的。同樣的,我們就結合現實場景,來回答這三個問題。

(1) JS為什麼是單執行緒的?

JS最初被設計用在瀏覽器中,那麼想象一下,如果瀏覽器中的JS是多執行緒的。

場景描述:

那麼現在有2個程序,process1 process2,由於是多程序的JS,所以他們對同一個dom,同時進行操作。 process1 刪除了該dom,而process2 編輯了該dom,同時下達2個矛盾的命令,瀏覽器究竟該如何執行呢?

這樣想,JS為什麼被設計成單執行緒應該就容易理解了吧。

(2) JS為什麼需要非同步?

場景描述:

如果JS中不存在非同步,只能自上而下執行,如果上一行解析時間很長,那麼下面的程式碼就會被阻塞。 對於使用者而言,阻塞就意味著"卡死",這樣就導致了很差的使用者體驗

所以,JS中存在非同步執行。

(3) JS單執行緒又是如何實現非同步的呢?

既然JS是單執行緒的,只能在一條執行緒上執行,又是如何實現的非同步呢?

是通過的事件迴圈(event loop),理解了event loop機制,就理解了JS的執行機制。

2.JS中的event loop(1)

例1,觀察它的執行順序

    console.log(1)
    setTimeout(function(){
        console.log(2)
    },0)
    console.log(3)

執行結果是:1 3 2

也就是說,setTimeout裡的函式並沒有立即執行,而是延遲了一段時間,滿足一定條件後才去執行的,這類程式碼,我們叫非同步程式碼。

所以,這裡我們首先知道了JS裡的一種分類方式,就是將任務分為:同步任務非同步任務

按照這種分類方式:JS的執行機制是:

  • 首先判斷JS是同步還是非同步,同步就進入主程序,非同步就進入event table

  • 非同步任務在event table中註冊函式,當滿足觸發條件後,被推入

    event queue

  • 同步任務進入主執行緒後一直執行,直到主執行緒空閒時,才會去event queue中檢視是否有可執行的非同步任務,如果有就推入主程序中

以上三步迴圈執行,這就是event loop。

所以上面的例子,你是否可以描述它的執行順序了呢?

  • console.log(1) 是同步任務,放入主執行緒裡

  • setTimeout() 是非同步任務,被放入event table, 0秒之後被推入event queue裡

  • console.log(3 是同步任務,放到主執行緒裡

當 1、 3在控制條被列印後,主執行緒去event queue(事件佇列)裡檢視是否有可執行的函式,執行setTimeout裡的函式。

3.JS中的event loop(2)

所以,上面關於event loop就是我對JS執行機制的理解,直到我遇到了下面這段程式碼。

例2:

setTimeout(function(){
     console.log('定時器開始啦')
 });
 
 new Promise(function(resolve){
     console.log('馬上執行for迴圈啦');
     for(var i = 0; i < 10000; i++){
         i == 99 && resolve();
     }
 }).then(function(){
     console.log('執行then函式啦')
 });
 
 console.log('程式碼執行結束');

嘗試按照,上文我們剛學到的JS執行機制去分析:

  • setTimeout 是非同步任務,被放到event table

  • new Promise 是同步任務,被放到主程序裡,直接執行列印 console.log('馬上執行for迴圈啦')

  • .then 裡的函式是非同步任務,被放到event table

  • console.log('程式碼執行結束') 是同步程式碼,被放到主程序裡,直接執行

所以,結果是:馬上執行for迴圈啦---程式碼執行結束---定時器開始啦---執行then函式啦嗎?

親自執行後,結果居然不是這樣,而是:馬上執行for迴圈啦---程式碼執行結束---執行then函式啦---定時器開始啦

那麼,難道是非同步任務的執行順序,不是前後順序,而是另有規定?事實上,按照非同步和同步的劃分方式,並不準確。

而準確的劃分方式是:

  • macro-task(巨集任務):包括整體程式碼script,setTimeout,setInterval

  • micro-task(微任務):Promise,process.nextTick


按照這種分類方式,JS的執行機制是:

  • 執行一個巨集任務,過程中如果遇到微任務,就將其放到微任務的“事件佇列”裡

  • 當前巨集任務執行完成後,會檢視微任務的“事件佇列”,並將裡面全部的微任務依次執行完

  • 重複以上2步驟,結合event loop(1) event loop(2),就是更為準確的JS執行機制了

嘗試按照剛學的執行機制,去分析例2:

  • 首先執行script下的巨集任務,遇到setTimeout,將其放到巨集任務的“佇列”裡

  • 遇到 new Promise直接執行,列印"馬上執行for迴圈啦"

  • 遇到then方法,是微任務,將其放到微任務的“佇列”裡。

  • 列印 "程式碼執行結束"

  • 本輪巨集任務執行完畢,檢視本輪的微任務,發現有一個then方法裡的函式,列印"執行then函式啦"

  • 到此,本輪的event loop 全部完成。

  • 下一輪的迴圈裡,先執行一個巨集任務,發現巨集任務的“佇列”裡有一個setTimeout裡的函式,執行列印"定時器開始啦"

所以最後的執行順序是:馬上執行for迴圈啦---程式碼執行結束---執行then函式啦---定時器開始啦

4.談談setTimeout

這段setTimeout程式碼什麼意思? 我們一般說: 3秒後,會執行setTimeout裡的那個函式

 setTimeout(function(){
    console.log('執行了')
 },3000)

但是這種說並不嚴謹,準確的解釋是:3秒後,setTimeout裡的函式被會推入event queue,而event queue(事件佇列)裡的任務,只有在主執行緒空閒時才會執行。

所以只有滿足 (1)3秒後 (2)主執行緒空閒,同時滿足時,才會3秒後執行該函式

如果主執行緒執行內容很多,執行時間超過3秒,比如執行了10秒,那麼這個函式只能10秒後執行了。