前言

有一道面试题:

// 今日头条面试题
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')
})
async1()
new Promise(function (resolve) {
    console.log('promise1')
    resolve()
}).then(function () {
    console.log('promise2')
})
console.log('script end')

题目的本质,就是考察setTimeout、promise、async await的实现及执行顺序,以及JS的事件循环的相关问题。

答案:

script start
async1 start
async2
promise1
script end
async1 end
promise2
settimeout

再看一个经典的例子:

const p = Promise.resolve();
(async () => {
    await p;
    console.log('await end');
})();
p.then(() => {
    console.log('then 1');
}).then(() => {
    console.log('then 2');
});

答案:

then 1
then 2
await end

你答对了吗?这里涉及到Microtasks、Macrotasks、event loop 以及 JS 的异步运行机制。

event loop

JS主线程不断的循环往复的从任务队列中读取任务,执行任务,其中运行机制称为事件循环(event loop)。

Microtasks、Macrotasks(task)

在高层次上,JavaScript 中有 microtasks 和 macrotasks(task),它们是异步任务的一种类型,Microtasks的优先级要高于macrotasks,microtasks 用于处理 I/O 和计时器等事件,每次执行一个。microtask 为 async/await 和 Promise 实现延迟执行,并在每个 task 结束时执行。在每一个事件循环之前,microtask 队列总是被清空(执行)。

注意:

  1. 每一个 event loop 都有一个 microtask queue
  2. 每个 event loop 会有一个或多个macrotask queue ( 也可以称为task queue )
  3. 一个任务 task 可以放入 macrotask queue 也可以放入 microtask queue中
  4. 每一次event loop,会首先执行 microtask queue, 执行完成后,会提取 macrotask queue 的一个任务加入 microtask queue, 接着继续执行microtask queue,依次执行下去直至所有任务执行结束。

异步运行机制

我们已知, JS 是单线程的,下面看一个例子:

// 1. 开始执行
console.log(1)    //     2. 打印 1
setTimeout(function () {    // 6. 浏览器在 0ms 后,将该函数推入任务队列
    console.log(2)    // 7. 打印 2
    Promise.resolve(1).then(function () {    // 8. 将 resolve(1) 推入任务队列  9. 将 function函数推入任务队列
        console.log('ok')    // 10. 打印 ok
    })
})    // 3.调用 setTimeout 函数,并定义其完成后执行的回调函数
setTimeout(function (){        // 11. 浏览器 0ms 后,将该函数推入任务队列
    console.log(3)    // 12. 打印 3
})  // 4. 调用 setTimeout 函数,并定义其完成后执行的回调函数
// 5. 主线程执行栈清空,开始读取 任务队列 中的任务
// output: 1  2 ok 3

JS 主线程拥有一个 执行栈(同步任务) 和 一个 任务队列(microtasks queue),主线程会依次执行代码,

  • 当遇到函数(同步)时,会先将函数入栈,函数运行结束后再将该函数出栈;
  • 当遇到 task 任务(异步)时,这些 task 会返回一个值,让主线程不在此阻塞,使主线程继续执行下去,而真正的 task 任务将交给 浏览器内核 执行,浏览器内核执行结束后,会将该任务事先定义好的回调函数加入相应的任务队列(microtasks queue/ macrotasks queue)中。
  • 当JS主线程清空执行栈之后,会按先入先出的顺序读取microtasks queue中的回调函数,并将该函数入栈,继续运行执行栈,直到清空执行栈,再去读取任务队列。
  • 当microtasks queue中的任务执行完成后,会提取 macrotask queue 的一个任务加入 microtask queue, 接着继续执行microtask queue,依次执行下去直至所有任务执行结束。

这就是 JS的异步执行机制

async await、Promise、setTimeout

setTimeout

console.log('script start')    //1. 打印 script start
setTimeout(function(){
    console.log('settimeout')    // 4. 打印 settimeout
})    // 2. 调用 setTimeout 函数,并定义其完成后执行的回调函数
console.log('script end')    //3. 打印 script start
// 输出顺序:script start->script end->settimeout

Promise

Promise本身是同步的立即执行函数, 当在 executor 中执行 resolve 或者 reject 的时候, 此时是异步操作, 会先执行 then/catch 等,当主栈完成后,才会去调用 resolve/reject 中存放的方法执行,打印 p 的时候,是打印的返回结果,一个 Promise 实例。

console.log('script start')
let promise1 = new Promise(function (resolve) {
    console.log('promise1')
    resolve()
    console.log('promise1 end')
}).then(function () {
    console.log('promise2')
})
setTimeout(function(){
    console.log('settimeout')
})
console.log('script end')
// 输出顺序: script start->promise1->promise1 end->script end->promise2->settimeout

当JS主线程执行到Promise对象时,

  • promise1.then() 的回调就是一个 task
    • promise1 是 resolved 或 rejected :那这个 task 就会放入当前事件循环回合的 microtask queue
    • promise1 是 pending:这个 task 就会放入 事件循环的未来的某个(可能下一个)回合的 microtask queue 中
  • setTimeout 的回调也是个 task ,它会被放入 macrotask queue 即使是 0ms 的情况

回到文章开头经典的例子:

const p = Promise.resolve(); // 1. p 的状态为 resolve;
(async () => {  
    await p; // 2. 返回,并将 函数体后面的语句 console.log('await end') 放入下一个事件循环的 microtask queue 中
    console.log('await end'); // 6. 执行,打印 await end
})();
p.then(() => { // 3. p 的状态为 resolve,会把 p.then() 放入当前事件循环的 microtask queue中。
    console.log('then 1'); // 4. 执行,打印 then 1
}).then(() => {
    console.log('then 2'); // 5. 执行,打印 then 2,当前 microtask queue 结束,运行下一个 microtask queue
});
// 输出结果:then 1->then 1->await end

例如:

console.log('script start');

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

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

console.log('script end');
// 输出结果:script start->script end->promise1->promise2->setTimeout

async await

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

console.log('script start');
async1();
console.log('script end')

// 输出顺序:script start->async1 start->async2->script end->async1 end

async 函数返回一个 Promise 对象,当函数执行的时候,一旦遇到 await 就会先返回,等到触发的异步操作完成,再执行函数体内后面的语句。可以理解为,是让出了线程,跳出了 async 函数体。

await 的含义为等待,也就是 async 函数需要等待 await 后的函数执行完成并且有了返回结果( Promise 对象)之后,才能继续执行下面的代码。await通过返回一个Promise对象来实现同步的效果。

参考链接

setTimeout,promise,async await的区别