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這一次,徹底弄懂 JavaScript 執行機制(寫的非常好)

本文的目的就是要保證你徹底弄懂javascript的執行機制,如果讀完本文還不懂,可以揍我。
不論你是javascript新手還是老鳥,不論是面試求職,還是日常開發工作,我們經常會遇到這樣的情況:給定的幾行程式碼,我們需要知道其輸出內容和順序。因為javascript是一門單執行緒語言,所以我們可以得出結論:

*javascript是按照語句出現的順序執行的*

看到這裡讀者要打人了:我難道不知道js是一行一行執行的?還用你說?稍安勿躁,正因為js是一行一行執行的,所以我們以為js都是這樣的:

let a = '1';
    console.log(a);

    let b = '2'
; console.log(b);

這裡寫圖片描述

然而實際上js是這樣的:

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');

這裡寫圖片描述

依照js是按照語句出現的順序執行這個理念,我自信的寫下輸出結果:

//"定時器開始啦"
//"馬上執行for迴圈啦"
//"執行then函式啦"
//"程式碼執行結束"

去chrome上驗證下,結果完全不對,瞬間懵了,說好的一行一行執行的呢?

這裡寫圖片描述

我們真的要徹底弄明白javascript的執行機制了。

1.關於javascriptjavascript是一門單執行緒語言

在最新的HTML5中提出了Web-Worker,但javascript是單執行緒這一核心仍未改變。所以一切javascript版的”多執行緒”都是用單執行緒模擬出來的,一切javascript多執行緒都是紙老虎!
2.javascript事件迴圈

既然js是單執行緒,那就像只有一個視窗的銀行,客戶需要排隊一個一個辦理業務,同理js任務也要一個一個順序執行。如果一個任務耗時過長,那麼後一個任務也必須等著。那麼問題來了,假如我們想瀏覽新聞,但是新聞包含的超清圖片載入很慢,難道我們的網頁要一直卡著直到圖片完全顯示出來?因此聰明的程式設計師將任務分為兩類:

同步任務
非同步任務

當我們開啟網站時,網頁的渲染過程就是一大堆同步任務,比如頁面骨架和頁面元素的渲染。而像載入圖片音樂之類佔用資源大耗時久的任務,就是非同步任務。關於這部分有嚴格的文字定義,但本文的目的是用最小的學習成本徹底弄懂執行機制,所以我們用導圖來說明

這裡寫圖片描述

導圖要表達的內容用文字來表述的話:

同步和非同步任務分別進入不同的執行"場所",同步的進入主執行緒,非同步的進入Event Table並註冊函式。
當指定的事情完成時,Event Table會將這個函式移入Event Queue。
主執行緒內的任務執行完畢為空,會去Event Queue讀取對應的函式,進入主執行緒執行。
上述過程會不斷重複,也就是常說的Event Loop(事件迴圈)。

我們不禁要問了,那怎麼知道主執行緒執行棧為空啊?js引擎存在monitoring process程序,會持續不斷的檢查主執行緒執行棧是否為空,一旦為空,就會去Event Queue那裡檢查是否有等待被呼叫的函式。
說了這麼多文字,不如直接一段程式碼更直白:

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('傳送成功!');
    }
})
console.log('程式碼執行結束');

上面是一段簡易的ajax請求程式碼:

ajax進入Event Table,註冊回撥函式success。
執行console.log('程式碼執行結束')。
ajax事件完成,回撥函式success進入Event Queue。
主執行緒從Event Queue讀取回調函式success並執行。

相信通過上面的文字和程式碼,你已經對js的執行順序有了初步瞭解。接下來我們來研究進階話題:setTimeout。

3.又愛又恨的setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout無需再多言,大家對他的第一印象就是非同步可以延時執行,我們經常這麼實現延時3秒執行:

setTimeout(() => {
    console.log('延時3秒');
},3000)

漸漸的setTimeout用的地方多了,問題也出現了,有時候明明寫的延時3秒,實際卻5,6秒才執行函式,這又咋回事啊?
先看一個例子:

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

根據前面我們的結論,setTimeout是非同步的,應該先執行console.log這個同步任務,所以我們的結論是:
//執行console
//task()去驗證一下,結果正確!然後我們修改一下前面的程式碼:

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

sleep(10000000)

乍一看其實差不多嘛,但我們把這段程式碼在chrome執行一下,卻發現控制檯執行task()需要的時間遠遠超過3秒,說好的延時三秒,為啥現在需要這麼長時間啊?

這時候我們需要重新理解setTimeout的定義。我們先說上述程式碼是怎麼執行的:

task()進入Event Table並註冊,計時開始。
執行sleep函式,很慢,非常慢,計時仍在繼續。
3秒到了,計時事件timeout完成,task()進入Event Queue,但是sleep也太慢了吧,還沒執行完,只好等著。
sleep終於執行完了,task()終於從Event Queue進入了主執行緒執行。

上述的流程走完,我們知道setTimeout這個函式,是經過指定時間後,把要執行的任務(本例中為task())加入到Event Queue中,又因為是單執行緒任務要一個一個執行,如果前面的任務需要的時間太久,那麼只能等著,導致真正的延遲時間遠遠大於3秒。
我們還經常遇到setTimeout(fn,0)這樣的程式碼,0秒後執行又是什麼意思呢?是不是可以立即執行呢?
答案是不會的,setTimeout(fn,0)的含義是,指定某個任務在主執行緒最早可得的空閒時間執行,意思就是不用再等多少秒了,只要主執行緒執行棧內的同步任務全部執行完成,棧為空就馬上執行。舉例說明:

//程式碼1
console.log('先執行這裡');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},0)
;//程式碼2
console.log('先執行這裡');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},3000);
//程式碼1的輸出結果是:
//先執行這裡
//執行啦程式碼2的輸出結果是:
//先執行這裡
// ... 3s later
// 執行啦

關於setTimeout要補充的是,即便主執行緒為空,0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML的標準,最低是4毫秒。有興趣的同學可以自行了解。

4.又恨又愛的setInterval

上面說完了setTimeout,當然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。他倆差不多,只不過後者是迴圈的執行。對於執行順序來說,setInterval會每隔指定的時間將註冊的函式置入Event Queue,如果前面的任務耗時太久,那麼同樣需要等待。
唯一需要注意的一點是,對於setInterval(fn,ms)來說,我們已經知道不是每過ms秒會執行一次fn,而是每過ms秒,會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回撥函式fn執行時間超過了延遲時間ms,那麼就完全看不出來有時間間隔了。這句話請讀者仔細品味。