深入JS执行原理：一文搞定 EventLoop、宏任务、微任务

作者：Sailing

https://juejin.cn/post/7318619321421217832

面试官：你了解JavaScript事件循环吗，掌握多少，把你知道的都说一下。

今天我们就来说一下，JavaScript作为一门单线程语言，如何通过事件循环（Event Loop）和任务队列（Task Queue）的机制，高效地处理异步任务，保证用户体验的流畅性。在本文中，我们将详细探讨事件循环、任务队列，以及在实际开发中的一些应用场景（面试常见笔试题）。

事件循环概述

在事件循环中，当主线程执行完当前的同步任务后，会检查事件队列中是否有待处理的事件。如果有，主线程会取出事件并执行对应的回调函数。这个循环的过程被称为事件循环（Event Loop），它由主线程和任务队列两部分组成。主线程负责执行同步任务，而异步任务则通过任务队列进行处理。这种机制保证了异步任务在适当的时机能够插入执行，从而实现了JavaScript的非阻塞异步执行。

事件循环流程如下：

1. 主线程读取JavaScript代码，形成相应的堆和执行栈。
2. 当主线程遇到异步任务时，将其委托给对应的异步进程（如Web API）处理。
3. 异步任务完成后，将相应的回调函数推入任务队列。
4. 主线程执行完同步任务后，检查任务队列，如果有任务，则按照先进先出的原则将任务推入主线程执行。
5. 重复执行以上步骤，形成事件循环。

同步任务

同步任务是按照代码的书写顺序一步一步执行的任务。当主线程执行同步任务时，会阻塞后续的代码执行，直到当前任务执行完成。典型的同步任务包括函数调用、变量赋值、算术运算等。例如：

console.log('Step 1');
let result = add(2, 3);
console.log(result);
console.log('Step 2');

function add(a, b) {
  return a + b;
}

在上面的例子中，console.log('Step 1') 执行完毕后才会执行函数调用 add(2, 3)，并等待 add 函数返回结果后才会继续执行后续代码。

异步任务

异步任务是在主线程执行的同时，通过回调函数或其他机制委托给其他线程或事件来处理的任务。在执行异步任务时，主线程不会等待任务完成，而是继续执行后续代码。包括：

• 回调函数 callback
• Promise/async await
• Generator
• 事件监听
• 发布/订阅
• 计时器
• requestAnimationFrame
• MutationObserver
• process.nextTick
• I/O操作

不得不说，异步执行的机制使得 JavaScript 能够更好地处理耗时操作，保持页面的响应性。

console.log('Start');

setTimeout(() => {
  console.log('Timeout callback');
}, 1000);

console.log('End');

在上述例子中，setTimeout 是一个异步任务，它会在1秒后将回调函数推入任务队列，而主线程不会等待这个1秒，而是继续执行后面的 console.log('End')。当主线程的同步任务执行完成后，它会检查任务队列，将异步任务的回调函数推入执行栈，最终输出 'Timeout callback'。

任务队列

上面我们讨论了同步任务和异步任务的执行过程，接下来我们将进一步探讨任务队列，了解它的最小颗粒度是如何执行的。

任务队列类型

任务队列分为宏任务队列（macrotask queue）和微任务队列（microtask queue）两种。JavaScript 引擎遵循事件循环的机制，在执行完当前宏任务后，会检查微任务队列，执行其中的微任务，然后再取下一个宏任务执行。这个过程不断循环，形成事件循环。

1、宏任务（Macrotasks）是一些较大粒度的任务，包括：

• 所有同步任务
• I/O操作，如文件读写、数据库数据读写等
• setTimeout、setInterval
• setImmediate（Node.js环境）
• requestAnimationFrame
• 事件监听回调函数等
• ...

2、微任务（Microtasks）是一些较小粒度、高优先级的任务，包括：

• Promise的then、catch、finally
• async/await中的代码
• Generator函数
• MutationObserver
• process.nextTick（Node.js 环境）
• ...

任务执行过程

首先，必须要明确，在JavaScript中，所有任务都在主线程上执行。任务执行过程分为同步任务和异步任务两个阶段。异步任务的处理经历两个主要阶段：Event Table（事件表）和 Event Queue（事件队列）。

Event Table存储了宏任务的相关信息，包括事件监听和相应的回调函数。当特定类型的事件发生时，对应的回调函数被添加到事件队列中，等待执行。例如，你可以通过addEventListener来将事件监听器注册到事件表上：

document.addEventListener('click', function() {
  console.log('Hello world!');
});

微任务与 Event Queue 密切相关。当执行栈中的代码执行完毕后，JavaScript引擎会不断地检查事件队列。如果队列不为空，就将队列中的事件一个个取出，并执行相应的回调函数。

任务队列的执行流程可概括为：

1. 同步任务在主线程排队执行，异步任务在事件队列排队等待进入主线程执行。
2. 遇到宏任务则推进宏任务队列，遇到微任务则推进微任务队列。
3. 执行宏任务，执行完毕后检查当前层的微任务并执行。
4. 继续执行下一个宏任务，执行对应层次的微任务，直至全部执行完毕。

这个流程确保了异步任务能够在适当的时机插入执行，保持程序的高效性和响应性。

如果看到这里，还觉得有点懵，我们不妨看看下面这个示例解析，一定会让你清晰明了！！！

示例解析（很重要！这也是面试常考笔试题）

console.log(1);

setTimeout(() => {
    console.log(2);
}, 0);

console.log(3);

new Promise((resolve) => {
    console.log(4);
    resolve();
    console.log(5);
}).then(() => {
    console.log(6);
});

console.log(7);

执行顺序解析：1 => 3 => 4 => 5 => 7 => 6 => 2。

1. 创建Promise实例是同步的，所以1、3、4、5、7是同步执行的。
2. then方法是微任务，放入微任务队列中，在当前脚本执行完毕后立即发生。
3. 同步任务执行完毕后，执行微任务队列中的微任务。
4. 最后，setTimeout放入宏任务队列，按照先进先出的原则执行。

注意：出现async、await，等价于promise、then。

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