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title: 09-js运行机制：异步和单线程
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<ArticleTopAd></ArticleTopAd>
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## 前言
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面试时，关于`同步和异步`，可能会问以下问题：
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- 同步和异步的区别是什么？分别举一个同步和异步的例子
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- 一个关于 setTimeout 的笔试题
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- 前端使用异步的场景哪些？
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面试时，关于`js运行机制`，需要注意以下几个问题：
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- 如何理解JS的**单线程**
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- 什么是**任务队列**
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- 什么是 EventLoop
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- 理解哪些语句会放入异步任务队列
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- 理解语句放入异步任务队列的**时机**
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## JS的异步和单线程
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> 因为是单线程，所以必须异步。
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我们通过题目来解释以下。
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### 题目一：异步
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现有如下代码：
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```javascript
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console.log(1);
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setTimeout(function () {
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console.log(2);
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}, 1000);
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console.log(3);
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console.log(4);
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```
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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`。
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可如果我把延时的时间从`1000`改成`0`：
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```javascript
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console.log(1);
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setTimeout(function () {
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console.log(2);
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}, 0);
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console.log(3);
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console.log(4);
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```
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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。
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**总结：**
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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**。
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于是，执行的顺序是：
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- 先执行同步任务`console.log(1)`
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- 遇到异步任务`setTimeout`，要**挂起**
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- 执行同步任务`console.log(3)`
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- **全部的同步任务执行完毕后，再来执行异步任务**`console.log(2)`。
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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。
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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。
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### 题目二：异步
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现有如下代码：
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```javascript
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console.log('A');
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while (1) {
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}
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console.log('B');
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```
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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：
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```javascript
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console.log('A');
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setTimeout(function () {
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console.log('B');
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})
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while (1) {
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}
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```
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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**。
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### 题目三：同步
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```javascript
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console.log('A');
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alert('haha'); //1秒之后点击确认
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console.log('B');
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```
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`alert`函数是同步任务，我只有点击了确认，才会继续打印`B`。
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### 同步和异步的对比
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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】
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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**）。
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### 前端使用异步的场景
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什么时候需要**等待**，就什么时候用异步。
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- 定时任务：setTimeout（定时炸弹）、setInterval（循环执行）
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- 网络请求：ajax请求、动态`<img>`加载
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- 事件绑定（比如说，按钮绑定点击事件之后，用户爱点不点。我们不可能卡在按钮那里，什么都不做。所以，应该用异步）
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- ES6中的Promise
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代码举例：
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```javascript
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console.log('start');
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var img = document.createElement('img');
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img.onload = function () {
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console.log('loaded');
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}
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img.src = '/xxx.png';
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console.log('end');
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```
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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`。
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## 任务队列和Event Loop（事件循环）
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### 任务队列
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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。
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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】
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### Event Loop
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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）。
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在理解Event Loop时，要理解两句话：
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- 理解哪些语句会放入异步任务队列
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- 理解语句放入异步任务队列的**时机**
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### 容易答错的题目
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```javascript
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for (var i = 0; i < 3; i++) {
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setTimeout(function () {
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console.log(i);
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}, 1000);
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}
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```
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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`。
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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。
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我们把上面的题目再加一行代码。最终代码如下：
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```javascript
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for (var i = 0; i < 3; i++) {
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setTimeout(function () {
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console.log(i);
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}, 1000);
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}
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console.log(i);
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```
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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：
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- 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；
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- 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。
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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。
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上面这个题目的参考链接：
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- [80% 应聘者都不及格的 JS 面试题](https://juejin.im/post/58cf180b0ce4630057d6727c)
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- [深入浅出Javascript事件循环机制(上)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/26229293)
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