JS事件循环机制

一、关于javascript

1.单线程

众所周知，JavaScript 是单线程的，所谓单线程，就是指程序只能一段一段的执行，一次只能完成一个任务，如果有多个任务就必须要排队，前面的一个任务完成了，再执行后面的任务，以此类推。
需要注意的是 JavaScript 只在一个线程上运行，不代表浏览器内核只有一个线程，事实上浏览器内部有多个线程，主线程用于 JavaScript 代码的编译和执行，其它线程都是在后台配合主线程。
JavaScript 之所以选择单线程，跟历史有关系。JavaScript 从诞生起就是单线程，原因是不想让浏览器变得太复杂，多线程需要面临锁、状态同步等问题，这对于一种网页脚本语言来说开销太大。如果 JavaScript 同时有两个线程，一个线程在网页 DOM 节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？所以，为了避免复杂性，JavaScript 一开始就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征

2.同步和异步

既然js是单线程，那就像只有一个窗口的银行，客户需要排队一个一个办理业务，同理js任务也要一个一个按顺序执行。如果一个任务耗时过长，那么后一个任务也必须等着。那么问题来了，假如我们想浏览新闻，但是新闻包含的超清图片加载很慢，难道我们的网页要一直卡着直到图片完全显示出来？因此javascript将任务分为两类：
● 同步任务：就是上面说的排队等待的形式。
● 异步任务：异步操作发生在未知或不可预测的时间，是指在执行一个任务的时候不能立即返回结果，而是在将来通过一定途径得到，后一个任务不用等前一个任务结束就执行。
当我们打开网站时，网页的渲染过程就是一大堆同步任务，比如页面骨架和页面元素的渲染。而像加载图片音乐之类占用资源大耗时久的任务，就是异步任务。
那么 JavaScript 是如何来执行异步任务的呢，就是后面要说的事件循环机制。

3.栈

栈 是一种 LIFO（Last In, First Out）的数据结构，特点即 后进先出。
类似我们吃过的薯片，薯片在包装时只能从顶部放出，拿出来的时候也只能从顶部拿出。

4.队列

队列 是一种 FIFO(First In, First Out) 的数据结构，它的特点就是 先进先出
生活中最常见的例子就是排队，排在队伍最前面的人最先被提供服务。

5.Event Table

Event Table 可以理解成一张 事件->回调函数 对应表
它就是用来存储 JavaScript 中的异步事件 (request, setTimeout, IO等) 及其对应的回调函数的列表

6.Event Queue

Event Queue 简单理解就是回调函数队列，所以它也叫Callback Queue
当Event Table中的事件被触发，事件对应的回调函数就会被 push进这个Event Queue，然后等待被执行

二、javascript事件循环

用文字来表述的话：
● 同步和异步任务分别进入不同的执行"场所"，同步的进入主线程，异步的进入Event Table并注册函数。
● 当指定的事情完成时，Event Table会将这个函数移入Event Queue。
● 主线程内的任务执行完毕为空，会去Event Queue读取对应的函数，进入主线程执行。
● 上述过程会不断重复，也就是常说的Event Loop(事件循环)。
我们不禁会问，那怎么知道主线程执行栈为空啊？js引擎存在monitoring process进程，会持续不断的检查主线程执行栈是否为空，一旦为空，就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。
说了这么多文字，不如直接一段代码更直白：

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('发送成功!');
    }
})
console.log('代码执行结束');

上面是一段简易的ajax请求代码：
● ajax进入Event Table，注册回调函数success。
● 执行console.log(‘代码执行结束’)。
● ajax事件完成，回调函数success进入Event Queue。
● 主线程从Event Queue读取回调函数success并执行。
相信通过上面的文字和代码，你已经对js的执行顺序有了初步了解。接下来我们来研究进阶话题：setTimeout。

三、setTimeout

setTimeout是浏览器最常见的异步操作方式之一，对它第一印象就是异步可以延时执行，我们经常这么实现延时3秒执行：

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

我们还经常遇到setTimeout(fn,0)这样的代码，0秒后执行又是什么意思呢？是不是可以立即执行呢？

//代码1
console.log('1');
setTimeout(() => {
    console.log('2')
},0);
console.log('3')

答案是不会的，事件循环必须等栈清空，才能将队列中的任务压入栈中，setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行，意思就是不用再等多少秒了，只要主线程执行栈内的同步任务全部执行完成，栈为空就马上执行。
//1
//3
//2
//代码的输出顺序仍为1，3，2
定时任务可能不能按时执行

const test = () => {
  let t = +new Date()
  while (true) {
    if (+new Date() - t >= 5000) {
      break
    }
  }
}
setTimeout(() => {
  console.log(2)
}, 2000)
test()
// 等到5秒钟后才打印出了2

因为 test 是会耗时 5 秒钟的同步任务，异步任务只能等待同步任务执行完之后才能执行，也就是说只能等 5 秒钟后才能检查的任务队列里的任务。

上述的流程走完，我们知道setTimeout这个函数，是经过指定时间后，把要执行的任务(本例中为task())加入到Event Queue中，又因为是单线程任务要一个一个执行，如果前面的任务需要的时间太久，那么只能等着，导致真正的延迟时间远远大于设定的时间。

定时器最小间隔
关于setTimeout要补充的是，即便主线程为空，0毫秒实际上也是达不到的。
根据HTML的标准，最低是4毫秒。

四、setInterval

上面说完了setTimeout，接下来说说setInterval。他俩差不多，只不过后者是循环的执行。对于执行顺序来说，setInterval会每隔指定的时间将注册的函数置入Event Queue，如果前面的任务耗时太久，那么同样需要等待。
唯一需要注意的一点是，对于setInterval(fn,ms)来说，我们已经知道不是每过ms秒会执行一次fn，而是每过ms秒，会有fn进入Event Queue。一旦setInterval的回调函数fn执行时间超过了延迟时间ms，那么就完全看不出来有时间间隔了。

五、Promise与process.nextTick(callback)

传统的定时器我们已经研究过了，接着我们探究Promise与process.nextTick(callback)的表现。Promise 是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。
而process.nextTick(callback)类似node.js版的"setTimeout"，在事件循环的下一次循环中调用 callback 回调函数。

六、宏任务和微任务

除了广义的同步任务和异步任务，我们对异步任务有更精细的定义：
● macro-task(宏任务)：包括整体代码script，setTimeout，setInterval
● micro-task(微任务)：Promise，process.nextTick

不同类型的任务会进入对应的Event Queue，比如setTimeout和setInterval会进入相同的Event Queue。

事件循环的顺序，决定js代码的执行顺序。进入整体代码(宏任务)后，开始第一次循环。接着执行所有的微任务。然后再次从宏任务开始，找到其中一个任务队列执行完毕，再执行所有的微任务。听起来有点绕，我们用一段代码说明：

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
})

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise');
}).then(function() {
    console.log('then');
})

console.log('console');

● 这段代码作为宏任务，进入主线程。
● 先遇到setTimeout，那么将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue。(注册过程与上同，下文不再描述)
● 接下来遇到了Promise，new Promise立即执行，then函数分发到微任务Event Queue。
● 遇到console.log()，立即执行。
● 好啦，整体代码script作为第一个宏任务执行结束，看看有哪些微任务？我们发现了then在微任务Event Queue里面，执行。
● ok，第一轮事件循环结束了，我们开始第二轮循环，当然要从宏任务Event Queue开始。我们发现了宏任务Event Queue中setTimeout对应的回调函数，立即执行。
● 结束

事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

练习：以下代码的输出结果

console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
process.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})

列表分析：

所以最后的输出结果是1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12

最后用一张图表示完整的事件循环执行机制