JS面试之对事件循环的理解

一、是什么

JavaScript 在设计之初便是单线程，即指程序运行时，只有一个线程存在，同一时间只能做一件事

为什么要这么设计，跟JavaScript的应用场景有关

JavaScript 初期作为一门浏览器脚本语言，通常用于操作 DOM ，如果是多线程，一个线程进行了删除 DOM ，另一个添加 DOM，此时浏览器该如何处理？

为了解决单线程运行阻塞问题，JavaScript用到了计算机系统的一种运行机制，这种机制就叫做事件循环（Event Loop）

事件循环（Event Loop）

在JavaScript中，所有的任务都可以分为

• 同步任务：立即执行的任务，同步任务一般会直接进入到主线程中执行
• 异步任务：异步执行的任务，比如ajax网络请求，setTimeout 定时函数等

同步任务与异步任务的运行流程图如下：

从上面我们可以看到，同步任务进入主线程，即主执行栈，异步任务进入任务队列，主线程内的任务执行完毕为空，会去任务队列读取对应的任务，推入主线程执行。上述过程的不断重复就是事件循环

二、宏任务与微任务

如果将任务划分为同步任务和异步任务并不是那么的准确，举个例子：

console.log(1)
setTimeout(()=>{
    console.log(2)
}, 0)
new Promise((resolve, reject)=>{
    console.log('new Promise')
    resolve()
}).then(()=>{
    console.log('then')
})
console.log(3)

如果按照上面流程图来分析代码，我们会得到下面的执行步骤：

• console.log(1) ，同步任务，主线程中执行
• setTimeout() ，异步任务，放到 Event Table，0 毫秒后console.log(2) 回调推入 Event Queue 中
• new Promise ，同步任务，主线程直接执行
• .then ，异步任务，放到 Event Table
• console.log(3)，同步任务，主线程执行

所以按照分析，它的结果应该是 1 => 'new Promise' => 3 => 2 => 'then'

但是实际结果是：1=>'new Promise'=> 3 => 'then' => 2

出现分歧的原因在于异步任务执行顺序，事件队列其实是一个“先进先出”的数据结构，排在前面的事件会优先被主线程读取

例子中 setTimeout回调事件是先进入队列中的，按理说应该先于 .then 中的执行，但是结果却偏偏相反

原因在于异步任务还可以细分为微任务与宏任务

微任务

一个需要异步执行的函数，执行时机是在主函数执行结束之后、当前宏任务结束之前

常见的微任务有：

• Promise.then
• MutaionObserver
• Object.observe（已废弃；Proxy 对象替代）
• process.nextTick（Node.js）

宏任务

宏任务的时间粒度比较大，执行的时间间隔是不能精确控制的，对一些高实时性的需求就不太符合

常见的宏任务有：

• script (可以理解为外层同步代码)
• setTimeout/setInterval
• UI rendering/UI事件
• postMessage、MessageChannel
• setImmediate、I/O（Node.js）

这时候，事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示

按照这个流程，它的执行机制是：

• 执行一个宏任务，如果遇到微任务就将它放到微任务的事件队列中
• 当前宏任务执行完成后，会查看微任务的事件队列，然后将里面的所有微任务依次执行完

回到上面的题目

console.log(1)
setTimeout(()=>{
    console.log(2)
}, 0)
new Promise((resolve, reject)=>{
    console.log('new Promise')
    resolve()
}).then(()=>{
    console.log('then')
})
console.log(3)

流程如下

// 遇到 console.log(1) ，直接打印 1
// 遇到定时器，属于新的宏任务，留着后面执行
// 遇到 new Promise，这个是直接执行的，打印 'new Promise'
// .then 属于微任务，放入微任务队列，后面再执行
// 遇到 console.log(3) 直接打印 3
// 好了本轮宏任务执行完毕，现在去微任务列表查看是否有微任务，发现 .then 的回调，执行它，打印 'then'
// 当一次宏任务执行完，再去执行新的宏任务，这里就剩一个定时器的宏任务了，执行它，打印 2

三、async与await

async 是异步的意思，await 则可以理解为等待

放到一起可以理解async就是用来声明一个异步方法，而 await 是用来等待异步方法执行

async

async函数返回一个promise对象，下面两种方法是等效的

function f() {
    return Promise.resolve('TEST');
}
// asyncF is equivalent to f!
async function asyncF() {
    return 'TEST';
}

await

正常情况下，await命令后面是一个 Promise 对象，返回该对象的结果。如果不是 Promise 对象，就直接返回对应的值

async function f(){
    // 等同于
    // return 123
    return await 123
}
f().then(v => console.log(v)) // 123

不管await后面跟着的是什么，await都会阻塞后面的代码

async function fn1 (){
    console.log(1)
    await fn2()
    console.log(2) // 阻塞
}
async function fn2 (){
    console.log('fn2')
}
fn1()
console.log(3)

上面的例子中，await 会阻塞下面的代码（即加入微任务队列），先执行 async 外面的同步代码，同步代码执行完，再回到 async 函数中，再执行之前阻塞的代码

所以上述输出结果为：1，fn2，3，2

四、流程分析

通过对上面的了解，我们对JavaScript对各种场景的执行顺序有了大致的了解

这里直接上代码：

async function async1() {
    console.log('async1 start')
    await async2()
    console.log('async1 end')
}
async function async2() {
    console.log('async2')
}
console.log('script start')
setTimeout(function () {
    console.log('settimeout')
})
async1()
new Promise(function (resolve) {
    console.log('promise1')
    resolve()
}).then(function () {
    console.log('promise2')
})
console.log('script end')

分析过程：

• 执行整段代码，遇到 console.log('script start') 直接打印结果，输出 script start
• 遇到定时器了，它是宏任务，先放着不执行
• 遇到 async1()，执行 async1 函数，先打印 async1 start，下面遇到await怎么办？先执行 async2，打印 async2，然后阻塞下面代码（即加入微任务列表），跳出去执行同步代码
• 跳到 new Promise 这里，直接执行，打印 promise1，下面遇到 .then()，它是微任务，放到微任务列表等待执行
• 最后一行直接打印 script end，现在同步代码执行完了，开始执行微任务，即 await 下面的代码，打印 async1 end
• 继续执行下一个微任务，即执行 then 的回调，打印 promise2
• 上一个宏任务所有事都做完了，开始下一个宏任务，就是定时器，打印 settimeout

所以最后的结果是：script start、async1 start、async2、promise1、script end、async1 end、promise2、settimeout

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