深入理解JS引擎的执行机制

首先,请牢记2点:

(1) JS是单线程语言

(2) JS的Event Loop是JS的执行机制。深入了解JS的执行,就等于深入了解JS里的event loop

1.灵魂三问 : JS为什么是单线程的? 为什么需要异步? 单线程又是如何实现异步的呢?

技术的出现,都跟现实世界里的应用场景密切相关的。

同样的,我们就结合现实场景,来回答这三个问题

(1) JS为什么是单线程的?

JS最初被设计用在浏览器中,那么想象一下,如果浏览器中的JS是多线程的。

场景描述:

那么现在有2个进程,process1 process2,由于是多进程的JS,所以他们对同一个dom,同时进行操作

process1 删除了该dom,而process2 编辑了该dom,同时下达2个矛盾的命令,浏览器究竟该如何执行呢?

这样想,JS为什么被设计成单线程应该就容易理解了吧。

(2) JS为什么需要异步?
场景描述:

如果JS中不存在异步,只能自上而下执行,如果上一行解析时间很长,那么下面的代码就会被阻塞。
对于用户而言,阻塞就意味着"卡死",这样就导致了很差的用户体验

所以,JS中存在异步执行。

(3) JS单线程又是如何实现异步的呢?

既然JS是单线程的,只能在一条线程上执行,又是如何实现的异步呢?

是通过的事件循环(event loop),理解了event loop机制,就理解了JS的执行机制

2.JS中的event loop(1)

例1,观察它的执行顺序

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

    console.log(3)
    

运行结果是: 1 3 2

也就是说,setTimeout里的函数并没有立即执行,而是延迟了一段时间,满足一定条件后,才去执行的,这类代码,我们叫异步代码。

所以,这里我们首先知道了JS里的一种分类方式,就是将任务分为: 同步任务和异步任务

图片描述

按照这种分类方式:JS的执行机制是

  • 首先判断JS是同步还是异步,同步就进入主进程,异步就进入event table
  • 异步任务在event table中注册函数,当满足触发条件后,被推入event queue
  • 同步任务进入主线程后一直执行,直到主线程空闲时,才会去event queue中查看是否有可执行的异步任务,如果有就推入主进程中

以上三步循环执行,这就是event loop

所以上面的例子,你是否可以描述它的执行顺序了呢?

console.log(1) 是同步任务,放入主线程里
setTimeout() 是异步任务,被放入event table, 0秒之后被推入event queue里
console.log(3 是同步任务,放到主线程里

当 1、 3在控制条被打印后,主线程去event queue(事件队列)里查看是否有可执行的函数,执行setTimeout里的函数

3.JS中的event loop(2)

所以,上面关于event loop就是我对JS执行机制的理解,直到我遇到了下面这段代码

例2:

 setTimeout(function(){
     console.log('定时器开始啦')
 });
 
 new Promise(function(resolve){
     console.log('马上执行for循环啦');
     for(var i = 0; i < 10000; i++){
         i == 99 && resolve();
     }
 }).then(function(){
     console.log('执行then函数啦')
 });
 
 console.log('代码执行结束');
    

尝试按照,上文我们刚学到的JS执行机制去分析

setTimeout 是异步任务,被放到event table

new Promise 是同步任务,被放到主进程里,直接执行打印 console.log('马上执行for循环啦')

.then里的函数是 异步任务,被放到event table

 console.log('代码执行结束')是同步代码,被放到主进程里,直接执行
 

所以,结果是 【马上执行for循环啦 --- 代码执行结束 --- 定时器开始啦 --- 执行then函数啦】吗?

亲自执行后,结果居然不是这样,而是【马上执行for循环啦 --- 代码执行结束 --- 执行then函数啦 --- 定时器开始啦】

那么,难道是异步任务的执行顺序,不是前后顺序,而是另有规定? 事实上,按照异步和同步的划分方式,并不准确。

而准确的划分方式是:

  • macro-task(宏任务):包括整体代码script,setTimeout,setInterval
  • micro-task(微任务):Promise,process.nextTick

clipboard.png

按照这种分类方式:JS的执行机制是

  • 执行一个宏任务,过程中如果遇到微任务,就将其放到微任务的【事件队列】里
  • 当前宏任务执行完成后,会查看微任务的【事件队列】,并将里面全部的微任务依次执行完

重复以上2步骤,结合event loop(1) event loop(2) ,就是更为准确的JS执行机制了。

尝试按照刚学的执行机制,去分析例2:

首先执行script下的宏任务,遇到setTimeout,将其放到宏任务的【队列】里

遇到 new Promise直接执行,打印"马上执行for循环啦"

遇到then方法,是微任务,将其放到微任务的【队列里】

打印 "代码执行结束"

本轮宏任务执行完毕,查看本轮的微任务,发现有一个then方法里的函数, 打印"执行then函数啦"

到此,本轮的event loop 全部完成。


下一轮的循环里,先执行一个宏任务,发现宏任务的【队列】里有一个 setTimeout里的函数,执行打印"定时器开始啦"

所以最后的执行顺序是【马上执行for循环啦 --- 代码执行结束 --- 执行then函数啦 --- 定时器开始啦】

4. 谈谈setTimeout

这段setTimeout代码什么意思? 我们一般说: 3秒后,会执行setTimeout里的那个函数

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

但是这种说并不严谨,准确的解释是: 3秒后,setTimeout里的函数被会推入event queue,而event queue(事件队列)里的任务,只有在主线程空闲时才会执行。

所以只有满足 (1)3秒后 (2)主线程空闲,同时满足时,才会3秒后执行该函数

如果主线程执行内容很多,执行时间超过3秒,比如执行了10秒,那么这个函数只能10秒后执行了

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37 条评论
Lionad · 1月12日

可以理解为其核心机制就是宏任务微任务及其相关队列的执行流程图

+3 回复

0

是的

ziwei3749 作者 · 1月13日
Juven · 1月15日

有个问题,文中提到了线程和进程的概念,有时说是线程,又有时是进程,这两个,不是同一个东西的喔。那么问题来了,到底是在浏览器中不是多线程的概念,提到的进程是怎么理解呢?

+1 回复

0

好问题,写这篇文章时,我没仔细思考过这个的,搜索一些资料后,JS执行机制里,所谓另外有一个放事件队列进程,这个进程是浏览器的,也就是js要处理的事件队列,是浏览器维护的。具体可以看这个文章http://www.qdfuns.com/notes/1...。共同学习提高~

ziwei3749 作者 · 1月15日
0

@ziwei3749 逻辑有点乱的,你要先回答是不是一个东西,都是什么,然后再贴链接,
要按他提问的思路走,否则他不懂的

腊黄的脸 · 1月19日
0

这段话原文来自于这里, http://www.ruanyifeng.com/blo...。麻烦作者注意严谨,不要误导人!

liuyu19910624 · 3月22日
StrongerSY · 1月19日

作者讲的真是太清晰了,用一句东北话说,看的明白的 ,赞赞赞~

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0

谢谢

ziwei3749 作者 · 1月19日
戴盼 · 1月12日

赞赞

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console · 1月12日

清晰明了,赞赞

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颓废 · 1月13日

学到了,谢谢分享!

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0

客气

ziwei3749 作者 · 1月13日
GAJYA · 1月15日

厉害厉害,很清晰

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EvanNiu · 1月16日

我特别好奇,宏任务与微任务到底是独立的?还是属于异步下区分出来的两个类型?看完后对同步和异步与宏任务与微任务的关系还是有些迷惑,无法理解清除它们之间到底是什么关系?

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0

是2大类不同的分类方式。你可以把所有的代码分为:异步或者同步。也可以分为宏任务、微任务。

ziwei3749 作者 · 1月16日
0

之所以有必要了解宏任务与微任务的概念,是因为我遇到这样一个问题,当setTimeout和promise2个异步代码都放到任务队列时,哪段异步会先执行?直觉上可能是谁先进入任务队列谁先执行。但实际上是都是promise先执行(看文中例子),所以为了弄清楚这个问题,才接触到宏任务与微任务

ziwei3749 作者 · 1月16日
0

哦哦,理解了,刚开始看的时候一直疑惑它们之间的关系,现在知道了。感谢!

EvanNiu · 1月16日
enjoy0908 · 1月16日

new Promise是宏任务还是微任务

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1

它是宏,它的then方法是微

腊黄的脸 · 1月19日
0

很感谢哦

enjoy0908 · 1月22日
huaweichen · 1月17日

请教一个问题,根据您的描述,我个人的理解是,在一个Event Loop里面,浏览器先执行同步,再执行异步;在异步执行的过程中,先执行宏任务,后执行微任务。

依照这样的理解,当同步任务执行完之后,“马上执行for循环啦” --- “代码执行结束” 会被打印出来。
之后执行异步任务,由于setTimeout 和then都在event队列里,那么先执行宏任务,则应该打印“定时器开始啦”。
最后执行微任务,“执行then函数啦” 才会被打印出来。

这样理解是不是有问题?
谢谢指教。

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2

您第一句话,理解的eventloop跟我文章里要表达的,好像有一点点偏差。
宏任务是有很多轮的,每轮宏任务执行结束后,会去执行这一轮宏任务下的微任务。
然后执行下一轮宏任务,循环往复。
1.整体script作为第一个宏任务进入主线程,这是第一轮宏任务。
2.遇到setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue中,这是第二个宏任务。
3.继续执行,打印【马上执行for循环啦】
4.遇到promise.then()微任务,这是第一轮宏任务下的微任务,因为整体script是第一轮宏任务嘛
5.继续执行,打印【代码执行结束】
6.现在整体script作为第一轮宏任务,去检查这一轮下的微任务,发现有一个promise.then(),去执行它

(至此现在第一轮宏任务,以及这一轮宏任务下的微任务都被执行过了)
7.开始第二轮宏任务,发现宏任务队列里有一个setTimeout,执行它,就打印了【定时器开始啦】

所以你按照宏任务和微任务的方式去分类,可以暂时不管异步、同步这种感性的说法。
至于哪些被规定为宏任务,哪些被规定为微任务,你可以查查,文章里也介绍了常见的

ziwei3749 作者 · 1月17日
0

其实,如果没有遇到多个异步,并且要判断哪个异步先执行后执行的问题。可以不去了解这些东西。直到遇到具体场景时,再去研究,就好理解了。

ziwei3749 作者 · 1月17日
0

非常感谢。

huaweichen · 1月17日
chaos · 1月17日

1.两个进程同时操作dom的问题,和多进程访问同一文件的问题是一样的,其他语言能解决js也能解决.之所以用单线程是因为做起来简单.
2.为什么需要异步是因为需要响应用户的操作,根据用户操作来执行代码.

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0

嗯,有自己的理解就好

ziwei3749 作者 · 1月17日
我现在真的好瘦 · 1月18日

感觉作者讲的深入浅出,棒棒哒

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蓝少 · 1月19日

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G_Koala_C · 1月19日

宏任务和微任务是怎么区分的呢?

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0

我也不知道,我是理解为是规定,可能得问js设计者了,因为一共也没几种宏任务和微任务,我就直接记住了

ziwei3749 作者 · 1月19日
sRect · 2月8日

写的赞,简洁明了

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13 · 2月26日

解释真到位,666

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逆向思维 · 4月9日

我的思路是,先划分宏任务,确定其下属的微任务有哪些,宏任务的执行顺序就按常规的同步代码执行顺序来断定。只有当前宏任务及其下属的微任务执行完成时才会去执行下一个宏任务

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逆向思维 · 4月9日

我改了一下楼主的代码如下:
setTimeout(function() {

console.log('定时器开始啦')//第3个宏任务(最先被推入event table)

});

new Promise(function(resolve) {

console.log('马上执行for循环啦');//第1个宏任务
for(var i = 0; i < 10000; i++) {
    i == 99 && resolve();
}

}).then(function() {

console.log('执行then函数啦');//第1个宏任务下的微任务
setTimeout(function(){
    console.log('执行then函数里的timeout函数')//第4个宏任务(后于第3个宏任务推入event table)
})

});

console.log('代码执行结束');//第2个宏任务

输出结果为:
马上执行for循环啦
代码执行结束
执行then函数啦
定时器开始啦
执行then函数里的timeout函数

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