Web/06-前端基础/13-js运行机制：异步和单线程.md

## 前言


面试时，关于`同步和异步`，可能会问以下问题：

- 同步和异步的区别是什么？分别举一个同步和异步的例子

- 一个关于 setTimeout 的笔试题

- 前端使用异步的场景哪些？



面试时，关于`js运行机制`，需要注意以下几个问题：

- 如何理解JS的**单线程**

- 什么是**任务队列**

- 什么是 EventLoop

- 理解哪些语句会放入异步任务队列

- 理解语句放入异步任务队列的**时机**




## JS的异步和单线程

> 因为是单线程，所以必须异步。

我们通过题目来解释以下。

### 题目一：异步

现有如下代码：

```javascript
    console.log(1);
    setTimeout(function () {
        console.log(2);
    }, 1000);
    console.log(3);
    console.log(4);

```


上面的代码中，我们很容易知道，打印的顺序是`1，3，4，2`。因为你会想到，要等一秒之后再打印`2`。

可如果我把延时的时间从`1000`改成`0`：


```javascript
    console.log(1);
    setTimeout(function () {
        console.log(2);
    }, 0);
    console.log(3);
    console.log(4);
```


上方代码中，打印的顺序仍然是`1，3，4，2`。这是为什么呢？我们来分析一下。

**总结：**

js 是单线程（同一时间只能做一件事），而且有一个**任务队列**：全部的同步任务执行完毕后，再来执行异步任务。第一行代码和最后一行代码是同步任务；但是，**`setTimeout`是异步任务**。

于是，执行的顺序是：

- 先执行同步任务`console.log(1)`

- 遇到异步任务`setTimeout`，要**挂起**

- 执行同步任务`console.log(3)`

- **全部的同步任务执行完毕后，再来执行异步任务**`console.log(2)`。

很多人会把这个题目答错，这是因为他们不懂 js 的运行机制。

注意上面那句话：同步任务执行完毕后，再来执行异步任务。也就是说，**如果同步任务没有执行完，异步任务是不会执行的**。为了解释这句话，我们来看下面这个例子。


### 题目二：异步

现有如下代码：

```javascript
    console.log('A');
    while (1) {

    }
    console.log('B');
```

我们很容易想到，上方代码的打印结果是`A`，因为while是同步任务，代码会陷入死循环里出不来，自然也就无法打印`B`。可如果我把代码改成下面的样子：

```javascript
    console.log('A');

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

    while (1) {

    }

```


上方代码的打印结果仍然是`A`。因为while是同步任务，setTimeout是异步任务，所以还是那句话：**如果同步任务没有执行完，队列里的异步任务是不会执行的**。


### 题目三：同步

```javascript
    console.log('A');

    alert('haha'); //1秒之后点击确认

    console.log('B');

```

`alert`函数是同步任务，我只有点击了确认，才会继续打印`B`。

### 同步和异步的对比

我们在上面列举了异步和同步的例子。现在来描述一下区别：【重要】

因为`setTimeout`是**异步任务**，所以程序并不会卡在那里，而是继续向下执行（即使settimeout设置了倒计时一万秒）；但是`alert`函数是**同步**任务，程序会**卡在那里**，如果它没有执行，后面的也不会执行（卡在那里，自然也就造成了**阻塞**）。

**何时需要异步：**

- 在可能发上等待的情况。（比如按钮的点击事件，我们不可能卡在按钮那里，什么都不做。所以，应该用异步）

- 等待的过程中，不能像 alert 那样阻塞程序运行

- 什么时候需要**等待**，就什么时候用异步。


### 前端使用异步的场景


- 定时任务：setTimeout（定时炸弹）、setInterval（循环执行）

- 网络请求：ajax请求、动态`<img>`加载

- 事件绑定（比如说，按钮绑定点击事件之后，用户爱点不点）

- ES6中的Promise


代码举例：

```javascript
    console.log('start');
    var img = document.createElement('img');
    img.onload = function () {
        console.log('loaded');
    }
    img.src = '/xxx.png';
    console.log('end');
```

上图中，先打印`start`，然后执行`img.src = '/xxx.png'`，然后打印`end`，最后打印`loaded`。


## 任务队列和Event Loop（事件循环）

### 任务队列

所有任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务。异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。


总结：**只要主线程空了，就会去读取"任务队列"，这就是JavaScript的运行机制**。【重要】


### Event Loop

主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

![](http://img.smyhvae.com/20180310_1840.png)


在理解Event Loop时，要理解两句话：

- 理解哪些语句会放入异步任务队列

- 理解语句放入异步任务队列的**时机**


### 容易答错的题目

```javascript
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        setTimeout(function () {
            console.log(i);
        }, 1000);
    }
```

很多人以为上面的题目，答案是`0,1,2,3`。其实，正确的答案是：`3,3,3,3`。

分析：for 循环是同步任务，setTimeout是异步任务。for循环每次遍历的时候，遇到settimeout，就先暂留着，等同步任务全部执行完毕（此时，i已经等于3了），再执行异步任务。


我们把上面的题目再加一行代码。最终代码如下：

```javascript
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        setTimeout(function () {
            console.log(i);
        }, 1000);
    }
    console.log(i);
```

如果我们约定，用箭头表示其前后的两次输出之间有 1 秒的时间间隔，而逗号表示其前后的两次输出之间的时间间隔可以忽略，代码实际运行的结果该如何描述？可能会有两种答案：

- A. 60% 的人会描述为：`3 -> 3 -> 3 -> 3`，即每个 3 之间都有 1 秒的时间间隔；

- B. 40% 的人会描述为：`3 -> 3,3,3`，即第 1 个 3 直接输出，1 秒之后，连续输出 3 个 3。

循环执行过程中，几乎同时设置了 3 个定时器，这些定时器都会在 1 秒之后触发，而循环完的输出是立即执行的，显而易见，正确的描述是 B。

上面这个题目的参考链接：

- [80% 应聘者都不及格的 JS 面试题](https://juejin.im/post/58cf180b0ce4630057d6727c)

- [深入浅出Javascript事件循环机制(上)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/26229293)