JavaScript執行機制

_zhongmeizhi_發表於2019-04-01

一、引子

本文介紹JavaScript執行機制，這一部分比較抽象，我們先從一道面試題入手：

console.log(1);
setTimeout(function(){
console.log(3);
},0);
console.log(2);
請問數字列印順序是什麼？

console.log(1);

setTimeout(function(){

console.log(3);

},0);

console.log(2);

請問數字列印順序是什麼？

這一題看似很簡單，但如果你不瞭解JavaScript執行機制，很容易就答錯了。題目的答案是依次輸出1 2 3，如果你有疑惑，下文有詳細解釋。

二、理解JS的單執行緒的概念

JavaScript語言的一大特點就是單執行緒，也就是說，同一個時間只能做一件事。那麼，為什麼JavaScript不能有多個執行緒呢？這樣能提高效率啊。
JavaScript的單執行緒，與它的用途有關。作為瀏覽器指令碼語言，JavaScript的主要用途是與使用者互動，以及操作DOM。這決定了它只能是單執行緒，否則會帶來很複雜的同步問題。比如，假定JavaScript同時有兩個執行緒，一個執行緒在某個DOM節點上新增內容，另一個執行緒刪除了這個節點，這時瀏覽器應該以哪個執行緒為準？
所以，為了避免複雜性，從一誕生，JavaScript就是單執行緒，這已經成了這門語言的核心特徵，將來也不會改變。

三、理解任務佇列(訊息佇列)

單執行緒就意味著，所有任務需要排隊，前一個任務結束，才會執行後一個任務。如果前一個任務耗時很長，後一個任務就不得不一直等著。JavaScript語言的設計者意識到這個問題，將所有任務分成兩種，一種是同步任務（synchronous），另一種是非同步任務（asynchronous）。同步任務指的是，在主執行緒上排隊執行的任務，只有前一個任務執行完畢，才能執行後一個任務；非同步任務指的是，不進入主執行緒、而進入”任務佇列”（task queue）的任務，只有”任務佇列”通知主執行緒，某個非同步任務可以執行了，該任務才會進入主執行緒執行。接下來我們通過兩個例子說明同步任務和非同步任務的區別：

console.log("A");
while(true){ }
console.log("B");
請問最後的輸出結果是什麼？

console.log("A");

while(true){ }

console.log("B");

請問最後的輸出結果是什麼？

如果你的回答是A,恭喜你答對了，因為這是同步任務，程式由上到下執行，遇到while()死迴圈，下面語句就沒辦法執行。

console.log("A");
setTimeout(function(){
console.log("B");
},0);
while(true){}
請問最後的輸出結果是什麼？

console.log("A");

setTimeout(function(){

console.log("B");

},0);

while(true){}

請問最後的輸出結果是什麼？

如果你的答案是A，恭喜你現在對js執行機制已經有個粗淺的認識了！題目中的setTimeout()就是個非同步任務。在所有同步任務執行完之前，任何的非同步任務是不會執行的，關於這點下文還會詳細說明。

四、理解Event Loop

非同步執行的執行機制如下：

所有同步任務都在主執行緒上執行，形成一個執行棧（execution context stack）。
主執行緒之外，還存在一個”任務佇列”（task queue）。只要非同步任務有了執行結果，就在”任務佇列”之中放置一個事件。
一旦”執行棧”中的所有同步任務執行完畢，系統就會讀取”任務佇列”，看看裡面有哪些事件。那些對應的非同步任務，於是結束等待狀態，進入執行棧，開始執行。
主執行緒不斷重複上面的第三步。

主執行緒從”任務佇列”中讀取事件，這個過程是迴圈不斷的，所以整個的這種執行機制又稱為Event Loop（事件迴圈）。只要主執行緒空了，就會去讀取”任務佇列”，這就是JavaScript的執行機制。這個過程會迴圈反覆。以下這張圖可以很好說明這點。

五、哪些語句會放入非同步任務佇列及放入時機

一般來說，有以下四種會放入非同步任務佇列：

setTimeout和setlnterval
DOM事件
ES6中的Promise
Ajax非同步請求

javascript 程式碼執行分兩個階段：

1、預解析—把所有的函式定義提前，所有的變數宣告提前，變數的賦值不提前

2、執行—從上到下執行（按照js執行機制）

至於放入非同步任務佇列的時機，我們通過 setTimeout的例子和Ajax例子來詳細說明：

例題1
for (var i = 0; i < 5; i++) {
setTimeout(function() {  
 console.log(i);  
  }, 1000);
}
請問最後的輸出結果是什麼？

例題1

for (var i = 0; i < 5; i++) {

setTimeout(function() {

console.log(i);

}, 1000);

}

請問最後的輸出結果是什麼？

for迴圈一次碰到一個 setTimeout()，並不是馬上把setTimeout()拿到非同步佇列中，而要等到一秒後，才將其放到任務佇列裡面，一旦”執行棧”中的所有同步任務執行完畢（即for迴圈結束，此時i已經為5），系統就會讀取已經存放”任務佇列”的setTimeout()（有五個），於是答案是輸出5個5。

上面也提到，在到達指定時間時，定時器就會將相應回撥函式插入“任務佇列”尾部。這就是“定時器（timer）”功能。

關於定時器的重要補充：

定時器包括setTimeout與 setInterval 兩個方法。它們的第二個引數是指定其回撥函式推遲/每隔多少毫秒數後執行。

對於第二個引數有以下需要注意的地方：

當第二個引數預設時，預設為 0；

當指定的值小於 4 毫秒，則增加到 4ms(4ms 是 HTML5 標準指定的，對於 2010 年及之前的瀏覽器則是 10ms);也就是說至少需要4毫秒，該setTimeout()拿到任務佇列中。

例題2
$.ajax({
url：“xxxxx",
success:function (result){
console.log("a")
   }
})
setTimeout(function (){
console.log("b")
},100)
setTimeout(function (){
console.log("c")
})
console.log("d");

例題2

$.ajax({

url：“xxxxx",

success:function (result){

console.log("a")

}

})

setTimeout(function (){

console.log("b")

},100)

setTimeout(function (){

console.log("c")

})

console.log("d");

Event Loop

ajax載入完成時才會放入非同步佇列，至於這段時間不確定，所有有兩種情況：①大於100ms,最後的結果是 d c b a ;②小於100ms,最後的結果便是d c a b。

六、題外話

如果要輸出0~4，上面例題應該如何修改？

將var變為let

for (let i = 0; i < 5; i++) {
setTimeout(function() {  
  console.log(i);
  }, 1000);
}

for (let i = 0; i < 5; i++) {

setTimeout(function() {

console.log(i);

}, 1000);

}

2.加個立即執行函式

for (var i = 0; i < 5; i++) {
(function(i){
setTimeout(function() {  
  console.log(i);
  }, 1000);
})(i)
}

for (var i = 0; i < 5; i++) {

(function(i){

setTimeout(function() {

console.log(i);

}, 1000);

})(i)

}

3.也可以通過這樣加閉包

for(var i = 1;i < 5;i++){  
  var a = function(){  
      var j = i;    
    setTimeout(function(){  
          console.log(j);  
      },1000)  
  }    
a();
}

for(var i = 1;i < 5;i++){

var a = function(){

var j = i;

setTimeout(function(){

console.log(j);

},1000)

}

a();

}

文章於2018.10.9重新修改，希望對你們有些許幫助！

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七、參考資料