本篇文章帶大家?guī)砹薐avaScript中執(zhí)行機(jī)制的相關(guān)問題，不論是工作還是面試，我們可能都經(jīng)常會(huì)碰到需要知道代碼的執(zhí)行順序的場(chǎng)景，希望對(duì)大家有幫助。

進(jìn)程與線程

我們都知道計(jì)算機(jī)的核心是CPU，它承擔(dān)了所有的計(jì)算任務(wù)；而操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的管理者，它負(fù)責(zé)任務(wù)的調(diào)度、資源的分配和管理，統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件；應(yīng)用程序則是具有某種功能的程序，程序是運(yùn)行于操作系統(tǒng)之上的。

進(jìn)程

進(jìn)程是一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行的過程，是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位，是應(yīng)用程序運(yùn)行的載體 進(jìn)程是能擁有資源和獨(dú)立運(yùn)行的最小單位，也是程序執(zhí)行的最小單位。

進(jìn)程具有的特征：

• 動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，是臨時(shí)的，有生命期的，是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生，動(dòng)態(tài)消亡的；

• 并發(fā)性：任何進(jìn)程都可以同其他進(jìn)程一起并發(fā)執(zhí)行；

• 獨(dú)立性：進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位；

• 結(jié)構(gòu)性：進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊三部分組成。

線程

線程是程序執(zhí)行中一個(gè)單一的順序控制流程，是程序執(zhí)行流的最小單元，是處理器調(diào)度和分派的基本單位。一個(gè)進(jìn)程可以有一個(gè)或多個(gè)線程，各個(gè)線程之間共享程序的內(nèi)存空間(也就是所在進(jìn)程的內(nèi)存空間)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線程由線程ID、當(dāng)前指令指針(PC)、寄存器和堆棧組成。而進(jìn)程由內(nèi)存空間(代碼、數(shù)據(jù)、進(jìn)程空間、打開的文件)和一個(gè)或多個(gè)線程組成。

進(jìn)程與線程的區(qū)別

• 線程是程序執(zhí)行的最小單位，而進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單位；

• 一個(gè)進(jìn)程由一個(gè)或多個(gè)線程組成，線程是一個(gè)進(jìn)程中代碼的不同執(zhí)行路線；

• 進(jìn)程之間相互獨(dú)立，但同一進(jìn)程下的各個(gè)線程之間共享程序的內(nèi)存空間(包括代碼段、數(shù)據(jù)集、堆等)及一些進(jìn)程級(jí)的資源(如打開文件和信號(hào))，進(jìn)程與進(jìn)程之間互不可見；

• 調(diào)度和切換：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多。

JS為什么是單線程？

JavaScript從它誕生之初就是作為瀏覽器的腳本語(yǔ)言，主要用來處理用戶交互以及操作DOM，這就決定了它只能是單線程的，否則會(huì)帶來非常復(fù)雜的同步問題。

舉個(gè)例子： 如果JS是多線程的，其中一個(gè)線程要修改一個(gè)DOM元素，另外一個(gè)線程想要?jiǎng)h除這個(gè)DOM元素，這時(shí)候?yàn)g覽器就不知道該聽誰(shuí)的。所以為了避免復(fù)雜性，從一誕生，JavaScript就被設(shè)計(jì)成單線程。

為了利用多核CPU的計(jì)算能力，HTML5提出Web Worker標(biāo)準(zhǔn)，允許JavaScript腳本創(chuàng)建多個(gè)線程，但是子線程完全受主線程控制，且不得操作DOM。所以，這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)并沒有改變JavaScript單線程的本質(zhì)

瀏覽器原理

作為前端工程師，瀏覽器想必都不陌生，并且瀏覽器是多進(jìn)程的。

瀏覽器組成部分

• 用戶界面：包括地址欄，前進(jìn)/后退/刷新/書簽

• 瀏覽器引擎：在用戶界面和呈現(xiàn)引擎之間傳送指令

• 渲染引擎：用來繪制請(qǐng)求的內(nèi)容

• 網(wǎng)絡(luò)：用來完成網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，例如http請(qǐng)求，它具有平臺(tái)無關(guān)的接口，可以在不同平臺(tái)上工作

• JavaScript解釋器：用來解析執(zhí)行JavaScript代碼

• 用戶界面后端：用于繪制基本的窗口小部件，比如組合框和窗口，底層使用操作系統(tǒng)的用戶接口

• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：屬于持久層，瀏覽器在硬盤中保存類似cookie的各種數(shù)據(jù)，HTML5定義了web database技術(shù)，這是一種輕量級(jí)完整的客戶端存儲(chǔ)技術(shù)

注意：與大多數(shù)瀏覽器不同的是，谷歌（Chrome）瀏覽器的每個(gè)標(biāo)簽頁(yè)都分別對(duì)應(yīng)一個(gè)呈現(xiàn)引擎實(shí)例。每個(gè)標(biāo)簽頁(yè)都是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程

瀏覽器包含哪些進(jìn)程

瀏覽器進(jìn)程

• 瀏覽器的主進(jìn)程(負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、主控)，該進(jìn)程只有一個(gè)

• 負(fù)責(zé)瀏覽器界面顯示，與用戶交互。如前進(jìn)，后退等

• 負(fù)責(zé)各個(gè)頁(yè)面的管理，創(chuàng)建和銷毀其他進(jìn)程

• 將渲染(Renderer)進(jìn)程得到的內(nèi)存中的Bitmap(位圖)，繪制到用戶界面上

• 網(wǎng)絡(luò)資源的管理，下載等

第三方插件進(jìn)程

負(fù)責(zé)管理第三方插件

GPU進(jìn)程

負(fù)責(zé)3D繪制與硬件加速（最多一個(gè)）

渲染進(jìn)程

負(fù)責(zé)頁(yè)面文檔解析，執(zhí)行與渲染

渲染進(jìn)程包含哪些線程

GUI渲染線程

主要負(fù)責(zé)解析HTML，CSS，構(gòu)建DOM樹，布局，繪制等

該線程與JavaScript引擎線程互斥，當(dāng)執(zhí)行JavaScript引擎線程時(shí)，GUI渲染線程會(huì)被掛起，當(dāng)任務(wù)隊(duì)列空閑時(shí)，主線程才會(huì)執(zhí)行GUI渲染

JavaScript引擎線程

主要負(fù)責(zé)處理JavaScript腳本，執(zhí)行代碼（如V8引擎）

瀏覽器同時(shí)只能有一個(gè)JS引擎線程在運(yùn)行JS程序，即JS是單線程的

JS引擎線程與GUI渲染線程是互斥的，所以JS引擎會(huì)阻塞頁(yè)面渲染

定時(shí)觸發(fā)器線程

負(fù)責(zé)執(zhí)行定時(shí)器函數(shù)（setTimeout，setInterval）

瀏覽器定時(shí)計(jì)數(shù)器并不是由JS引擎計(jì)數(shù)的（因?yàn)镴S是單線程的，如果處于阻塞狀態(tài)就會(huì)影響計(jì)數(shù)器的準(zhǔn)確性）

通過單獨(dú)線程來計(jì)時(shí)并觸發(fā)定時(shí)(計(jì)時(shí)完畢后，添加到事件觸發(fā)線程的事件隊(duì)列中，等待JS引擎空閑后執(zhí)行)，這個(gè)線程就是定時(shí)觸發(fā)器線程，也叫定時(shí)器線程

W3C在HTML標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，規(guī)定要求setTimeout中低于4ms的時(shí)間間隔算為4ms

事件觸發(fā)線程

負(fù)責(zé)將準(zhǔn)備好的事件交給JS引擎線程執(zhí)行

當(dāng)事件被觸發(fā)時(shí)，該線程會(huì)把對(duì)應(yīng)的事件添加到待處理隊(duì)列的隊(duì)尾，等待JS引擎處理

異步請(qǐng)求線程

在XMLHttpRequest連接后瀏覽器會(huì)開一個(gè)線程

檢測(cè)請(qǐng)求狀態(tài)變更時(shí)，如果有對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，異步請(qǐng)求線程就會(huì)產(chǎn)生狀態(tài)變更事件，并把對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)放入隊(duì)列中等待JS引擎執(zhí)行

同步與異步

由于JavaScript是單線程的，這就決定了它的任務(wù)不可能只有同步任務(wù)，那些耗時(shí)很長(zhǎng)的任務(wù)如果也按同步任務(wù)執(zhí)行的話將會(huì)導(dǎo)致頁(yè)面阻塞，所以JavaScript任務(wù)一般分為兩類：

同步任務(wù)

同步任務(wù)指的是，在主線程上排隊(duì)執(zhí)行的任務(wù)，只有前一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個(gè)任務(wù)；

異步任務(wù)

異步任務(wù)指的是，不進(jìn)入主線程、而進(jìn)入"任務(wù)隊(duì)列"（Event queue）的任務(wù)，只有"任務(wù)隊(duì)列"通知主線程，某個(gè)異步任務(wù)可以執(zhí)行了，該任務(wù)才會(huì)進(jìn)入主線程執(zhí)行。

常見的異步任務(wù)： 定時(shí)器，ajax，事件綁定，回調(diào)函數(shù)，promise，async await等

• 同步和異步任務(wù)分別進(jìn)入不同的執(zhí)行"場(chǎng)所"，同步的進(jìn)入主線程，異步的進(jìn)入Event Table并注冊(cè)函數(shù)。

• 當(dāng)Event Table中指定的事情完成時(shí)，會(huì)將這個(gè)函數(shù)移入Event Queue。

• 主線程內(nèi)的任務(wù)執(zhí)行完畢為空，會(huì)去Event Queue讀取對(duì)應(yīng)的函數(shù)，進(jìn)入主線程執(zhí)行。

• 上述過程會(huì)不斷重復(fù)，也就是常說的Event Loop(事件循環(huán))。

• 我們不禁要問了，那怎么知道主線程執(zhí)行棧為空??？js引擎存在monitoring process進(jìn)程，會(huì)持續(xù)不斷的檢查主線程執(zhí)行棧是否為空，一旦為空，就會(huì)去Event Queue那里檢查是否有等待被調(diào)用的函數(shù)。

宏任務(wù)與微任務(wù)

JavaScript除了廣義上的同步任務(wù)與異步任務(wù)，還有更精細(xì)的任務(wù)定義：

• 宏任務(wù)（macro-task）： 包括全局代碼，setTimeout，setInterval

• 微任務(wù)（micro-task）： new Promise().then(回調(diào)) process.nextTick()

不同類型的任務(wù)會(huì)進(jìn)入到不同的任務(wù)隊(duì)列：

事件循環(huán)的順序，決定js代碼的執(zhí)行順序。進(jìn)入整體代碼(宏任務(wù))后，開始第一次循環(huán)。接著執(zhí)行所有的微任務(wù)。然后再次從宏任務(wù)開始，找到其中一個(gè)任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行完畢，再執(zhí)行所有的微任務(wù)。

執(zhí)行棧與任務(wù)隊(duì)列

執(zhí)行棧

JavaScript代碼都是在執(zhí)行上下文中執(zhí)行的，在JavaScript中有三種執(zhí)行上下文：

• 全局執(zhí)行上下文

• 函數(shù)執(zhí)行上下文，JS函數(shù)被調(diào)用時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)執(zhí)行上下文

• eval執(zhí)行上下文，eval函數(shù)產(chǎn)生的上下文（用的較少）

通常來說我們的JS代碼都不止一個(gè)上下文，那么這些上下文的執(zhí)行順序是怎樣的呢？

我們都知道棧是一種后進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們JavaScript中的執(zhí)行棧就是一種這樣的棧結(jié)構(gòu)，當(dāng)JS引擎執(zhí)行代碼時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)全局上下文并把它壓入執(zhí)行棧，每當(dāng)遇到函數(shù)調(diào)用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生函數(shù)執(zhí)行上下文并壓入執(zhí)行棧。引擎從棧頂開始執(zhí)行函數(shù)，執(zhí)行完后會(huì)彈出該執(zhí)行上下文。

function add(){   console.log(1)   foo()   console.log(3) } function foo(){   console.log(2) } add()

我們來看下上面這段代碼的執(zhí)行棧是怎樣的：

任務(wù)隊(duì)列

前面我們說到了JavaScript中所有的任務(wù)分為同步任務(wù)與異步任務(wù)，同步任務(wù)，顧名思義就是立即執(zhí)行的任務(wù)，它一般是直接進(jìn)入到主線程中執(zhí)行。而我們的異步任務(wù)則是進(jìn)入任務(wù)隊(duì)列等待主線程中的任務(wù)執(zhí)行完再執(zhí)行。

任務(wù)隊(duì)列是一個(gè)事件的隊(duì)列，表示相關(guān)的異步任務(wù)可以進(jìn)入執(zhí)行棧了。主線程讀取任務(wù)隊(duì)列就是讀取里面有哪些事件。

隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

上面我們說到異步任務(wù)又可以分為宏任務(wù)與微任務(wù)，所以任務(wù)隊(duì)列也可以分為宏任務(wù)隊(duì)列與微任務(wù)隊(duì)列

• Macrotask Queue：進(jìn)行比較大型的工作，常見的有setTimeout，setInterval，用戶交互操作，UI渲染等；

• Microtask Queue：進(jìn)行較小的工作，常見的有Promise，Process.nextTick；

事件循環(huán)（Event-Loop）

同步任務(wù)直接放入到主線程執(zhí)行，異步任務(wù)（點(diǎn)擊事件，定時(shí)器，ajax等）掛在后臺(tái)執(zhí)行，等待I/O事件完成或行為事件被觸發(fā)。

系統(tǒng)后臺(tái)執(zhí)行異步任務(wù)，如果某個(gè)異步任務(wù)事件（或者行為事件被觸發(fā)），則將該任務(wù)添加到任務(wù)隊(duì)列，并且每個(gè)任務(wù)會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)回調(diào)函數(shù)進(jìn)行處理。

這里異步任務(wù)分為宏任務(wù)與微任務(wù)，宏任務(wù)進(jìn)入到宏任務(wù)隊(duì)列，微任務(wù)進(jìn)入到微任務(wù)隊(duì)列。

執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)具體是在執(zhí)行棧中完成的，當(dāng)主線程中的任務(wù)全部執(zhí)行完畢后，去讀取微任務(wù)隊(duì)列，如果有微任務(wù)就會(huì)全部執(zhí)行，然后再去讀取宏任務(wù)隊(duì)列

上述過程會(huì)不斷的重復(fù)進(jìn)行，也就是我們常說的事件循環(huán)（Event-Loop）。

例題驗(yàn)證

我們來看道題目進(jìn)行驗(yàn)證

(async ()=>{     console.log(1)         setTimeout(() => {     console.log('setTimeout1')     }, 0);        function foo (){         return new Promise((res,rej) => {             console.log(2)             res(3)         })     }        new Promise((resolve,reject)=>{     console.log(4)     resolve()      console.log(5)     }).then(()=> {     console.log('6')     })        const res = await foo();     console.log(res);     console.log('7')        setTimeout(_ => console.log('setTimeout2')) })()

打印順序是：1,4,5,2,6,3,7,setTimeout1,setTimeout2

分析：

代碼自上而下執(zhí)行，先遇到console.log(1),直接打印1，接著遇到定時(shí)器屬于宏任務(wù)，放入宏任務(wù)隊(duì)列

再遇到promise，由于new Promise是一個(gè)同步任務(wù)，所以直接打印4，遇到resolve，也就是后面的then函數(shù)，放入微任務(wù)隊(duì)列，再打印5

然后再執(zhí)行await foo,foo函數(shù)里面有個(gè)promise，new promise屬于同步任務(wù)，所以會(huì)直接打印2，await返回的是一個(gè)promise的回調(diào)，await后面的任務(wù)放入微任務(wù)隊(duì)列

最后遇到一個(gè)定時(shí)器，放入宏任務(wù)隊(duì)列

執(zhí)行棧任務(wù)執(zhí)行完了，先去微任務(wù)隊(duì)列獲取微任務(wù)執(zhí)行，先執(zhí)行第一個(gè)微任務(wù)，打印6，再執(zhí)行第二個(gè)微任務(wù)，打印3，7

微任務(wù)執(zhí)行完，再去宏任務(wù)隊(duì)列獲取宏任務(wù)執(zhí)行，打印setTimeout1,setTimeout2

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