JavaScript 的事件循环

一道有关事件循环的前端面试题：

//请写出输出内容
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');
}, 0)

async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
console.log('script end');


/*
script start
async1 start
async2
promise1
script end
async1 end
promise2
setTimeout
*/

这道题主要考察的是事件循环中函数执行顺序的问题，其中包括async ，await，setTimeout，Promise函数。主要涉及到以下知识点。

任务队列

• JS分为同步任务和异步任务
• 同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
• 主线程之外，事件触发线程管理着一个任务队列（包括 宏任务队列 和 微任务队列），只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。

• 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕（此时JS引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中，开始执行

  
  
  

宏任务

task（又称之为宏任务），可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）。

浏览器为了能够使得JS内部task与DOM任务能够有序的执行，会在一个task执行结束后，在下一个(macro)task 执行开始前，对页面进行重新渲染，流程如下：

task主要包含：script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)

微任务

microtask（又称为微任务），可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。也就是说，在当前task任务后，下一个task之前，在渲染之前。

所以它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染。也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的所有microtask都执行完毕（在渲染前）。

microtask主要包含：Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

运行机制

在事件循环中，每进行一次循环操作称为 tick，每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的，但关键步骤如下：

• 执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）
• 执行过程中如果遇到微任务，就将它添加到微任务的任务队列中
• 宏任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有微任务（依次执行）
• 当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染
• 渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）

流程图如下：

image

简单的说就是按照程序顺序执行，遇到微任务就放到放到微任务队列，遇到宏任务就放到宏任务队列，执行栈执行完之后，再清空微任务队列，接着执行宏任务队列

Promise和async中的立即执行

我们知道Promise中的异步体现在then和catch中，所以写在Promise中的代码是被当做同步任务立即执行的。而在async/await中，在出现await出现之前，其中的代码也是立即执行的。那么出现了await时候发生了什么呢？

await做了什么

很多人以为await会一直等待之后的表达式执行完之后才会继续执行后面的代码，实际上await是一个让出线程的标志。await后面的表达式会先执行一遍，将await后面的代码加入到microtask中，然后就会跳出整个async函数来执行后面的代码。

由于因为async await 本身就是promise+generator的语法糖。所以await后面的代码是microtask。所以对于本题中的

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}

等价于

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    Promise.resolve(async2()).then(() => {
                console.log('async1 end');
        })
}

看一个使用 await 的例子：

let a = 0
let b = async () => {
  a = a + await 10
  console.log('2', a) // -> '2' 10
}
b()
a++
console.log('1', a) // -> '1' 1

对于以上代码你可能会有疑惑，让我来解释下原因

• 首先函数 b 先执行，在执行到 await 10 之前变量 a 还是 0，因为 await 内部实现了 generator ，generator 会保留堆栈中东西，所以这时候 a = 0 被保存了下来
• 因为 await 是异步操作，后来的表达式不返回 Promise 的话，就会包装成 Promise.reslove(返回值)，然后会去执行函数外的同步代码
• 同步代码执行完毕后开始执行异步代码，将保存下来的值拿出来使用，这时候 a = 0 + 10

下面的题目有助于加深对于javascript事件循环的理解

变式一

在第一个变式中我将async2中的函数也变成了Promise函数，代码如下：

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}
async function async2() {
    //async2做出如下更改：
    new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
    });
}
console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
}, 0)
async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise3');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise4');
});

console.log('script end');

可以先自己看看输出顺序会是什么，下面来公布结果：

script start
async1 start
promise1
promise3
script end
promise2
async1 end
promise4
setTimeout

变式二

在第二个变式中，我将async1中await后面的代码和async2的代码都改为异步的，代码如下：

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    //更改如下：
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout1')
    },0)
}
async function async2() {
    //更改如下：
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout2')
    },0)
}
console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout3');
}, 0)
async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
console.log('script end');

可以先自己看看输出顺序会是什么，下面来公布结果：

script start
async1 start
promise1
script end
promise2
setTimeout3
setTimeout2
setTimeout1

变式三

变式三是我在一篇面经中看到的原题，整体来说大同小异，代码如下：

async function a1 () {
    console.log('a1 start')
    await a2()
    console.log('a1 end')
}
async function a2 () {
    console.log('a2')
}

console.log('script start')

setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout')
}, 0)

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('promise1')
})

a1()

let promise2 = new Promise((resolve) => {
    resolve('promise2.then')
    console.log('promise2')
})

promise2.then((res) => {
    console.log(res)
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('promise3')
    })
})
console.log('script end')

无非是在微任务那块儿做点文章，前面的内容如果你都看懂了的话这道题一定没问题的，结果如下：

script start
a1 start
a2
promise2
script end
promise1
a1 end
promise2.then
promise3
setTimeout

参考文章

• 从一道题浅说 JavaScript 的事件循环
• async/await 执行顺序详解