JS的运行机制

大家都知道JavaScript是一门单线程的语言，在一个时间下只做一件事。

至于为什么是单线程呢，其实是与用途又关系的。因为JavaScript作为游览器脚本语言，它的主要用途是与用户进行交互，以及操作DOM。如果，它是一个多线程，那一个线程删除了一个DOM，另一个线程在这个DOM上增加内容或修改内容。那这时候该怎么渲染？

因此，从一诞生，JavaScript就是单线程的，是这个语言的核心特征。

当然，HTML5提出了Web Worker标准，允许JavaScript脚本创建多个线程，但是子线程受主线程控制且不可操作DOM，这个标准并没有更改单线程的本质。

同步与异步

单线程的特征，会造成一些问题，比如：当我们请求服务器接口时，那在等待数据返回之前，页面就无法进行任何操作，会出现假死的状态。但是实际上，我们并没有遇见这种情况。

这是因为我们通过异步（非阻塞）执行模式解决单线程造成的问题。

同步（阻塞）

说到异步，我们就能自然其然地想到同步（阻塞）。

什么叫同步？就好像我们去做核酸排队，大白按照排队顺序依次给我们检测，后面的人只能等前面的人检测好了才能检测。如果大白突然走了，那么整个队伍后续的人都不能检测了。 我们可以看如下代码：

let a = 1;let b = 2;let c = a + b;console.log(c); // 3let t1 = new Date().getTime();let t2 = new Date().getTime();while (t2 - t1 < 2000) {    t2 = new Date().getTime();}console.log('大约2秒后打印')

上述代码会从上依次执行，到while时会进入循环，等待大约2秒后，才会跳出循环再执行最后一行的打印。这就导致了阻塞的出现。 阻塞的特点就是：遇到消耗时间的代码片段，必须要等耗时的代码执行完毕，才能继续执行后面的代码。

异步（非阻塞）

异步与同步对立，它不会阻塞程序的运行。当程序在运行的时候，遇到了异步模式的代码，引擎会把异步的任务挂起来并先略过，然后继续执行非异步的代码。当同步代码执行完了，再把刚刚挂起来的异步代码按照特定顺序进行执行。 我们可以看看如下代码：

let a = 1let b = 2setTimeout(function(){    console.log('2秒后输出')},2000)console.log(a+b)

程序会首先输出3，然后等待2秒后输出2秒后输出。因为在程序执行的时候，碰到了setTimeout时不会直接执行内部的回调函数，而是先将内部的函数挂起来，继续执行下面的同步代码，同步代码执行完毕后，等待大概2秒再回过头来执行刚刚挂起来的函数。

异步可以想象成，你要去超市买菜，你不可能想到了做一盘菜去超市买一次菜。你会先把需要做的菜列出来，然后去超市买菜。从货架拿菜的时候，不一定是列出来的第一个菜，但是都是列出来的那些菜。

同步异步总结

JavaScript的运行顺序就是严格的单线程的异步模式：同步在前，异步在后。异步任务需要等待当前的同步任务执行完成后才开始执行。

JS线程组成

虽然游览器是单线程执行JavaScript代码的，但是游览器有多个线程协助操作来实现单线程异步模型。

GUI渲染线程

JavaScript引擎线程

事件触发线程

定时器触发线程

http请求线程

其他线程

在JavaScript代码运行的过程中实际执行程序时同时只存在一个活动线程，实现同步异步就是靠多线程切换的形式来实现。

上面的细分线程可以归纳为两条线程：

【主线程】：执行页面的渲染，js代码的运行，事件的触发等

【工作线程】：在幕后工作，用来处理异步任务的执行来实现非阻塞的运行模式

JavaScript事件循环机制

上述中，我们将线程分为了主线程和工作线程，主线程的代码在运行的时候，碰到了同步代码，就放入执行栈中去执行，碰到了异步代码，则放入工作线程中暂时挂起。

执行栈中负责执行代码，遵从先进后出的原则，执行函数时，会按照从外到内的顺序依次运行，可能会涉及到对象的数据存储在堆内存中。

工作线程中挂起的任务都是一些异步的任务，比如网络请求、定时函数、交互事件等等。

当执行栈中的任务全部执行完毕后，执行栈清空了，事件循环就会开始工作，它会检测消息队列中是否有需要执行的任务，这个任务来源工作线程中挂起的任务，工作线程会把到期的异步任务按照顺序插入到消息队列里。如果有需要执行的任务，则会按照先进先出的顺序防盗执行栈中执行，直到消息队列也被清空。

   function f1() {    console.log("f1被执行");  }  function f2() {    console.log("f2被执行");  }  function f3() {    console.log("f3被执行");    setTimeout(() => {      console.log(123);      setTimeout(() => {        console.log(1234);      }, 0);    }, 0);  }  function f4(fn) {    fn();    console.log("f4被执行");  }  function f5() {    console.log("f5被执行");  }  function f6() {    console.log("f5被执行");  }  setTimeout(() => {    f5();  }, 0);  setTimeout(() => {    f6();  }, 1000);  f1();  f2();  f4(f3); // f1被执行->f2被执行->f3被执行->f4被执行->f5被执行->123->1234->f6被执行

如上面代码所示，定义了5个函数，主程序在执行的时候首先碰到了2个异步的任务，分别是0秒后执行f5和1秒后执行f6，主程序会把这2个异步任务挂起来（即放入到工作线程中），继续执行下面代码。

然后首先f1函数进入了执行栈执行，f1函数执行完毕后出栈。

再把f2函数放入执行栈执行，f2函数执行完毕后出栈。

再把f4函数放入执行栈中执行，执行f4函数的时候发现它内部执行了f3函数，这时候再把f3函数放到执行栈中去执行，f3执行的时候发现一个打印123的定时器，然后会把定时器放入工作线程中，f3函数执行完毕后出栈了，再继续执行f4函数后面的部份。

当主线程的同步代码全部执行完毕后，这时候事件循环机制就会起来了工作了，不停的从消息队列中读取是否存在需要执行的任务，如果存在就放到执行栈中去执行。

接下来就是执行异步任务的时候，现在我们有3个异步任务要执行，f5需要0秒，f6需要1秒，打印123的任务也需要0秒。

虽然f5和打印123的任务时间相同，但是f5比打印123的任务优先进入工作线程，所以f5会优先进入到消息队列。

这时候事件循环机制发现消息队列里有任务了，就会把f5取出来放到执行栈中执行然后出栈。

然后打印123的任务进入执行栈，执行的时候发现还有一个异步任务打印1234，会把这个异步任务放入到工作线程挂起，然后执行完出栈。

异步任务打印1234所需时间是0秒，会比f6优先进入消息队列，再被事件循环机制取出执行。

f6进入消息队列后也一样。直到消息队列清空。

执行栈：按照后进先出的顺序执行进入执行栈的任务，执行后出栈。

工作线程：存放挂起的异步任务，首先按照时间顺序，哪个任务时间到了就把该任务放到消息队列，如果有相同的时间，则按照进入工作线程的顺序，依次进入消息队列。

事件循环机制：等待同步代码执行完毕后，不断地从消息队列（先进先出）中取任务，然后放入执行栈执行。

关于执行栈（补充）

从上述内容可知，当我们运行单层的函数时，执行栈会执行函数，然后出栈销毁。然后下一个再进栈执行，然后出栈销毁，依次反复。 但是如果有嵌套调用时，执行栈中就会堆积栈帧。

function test1(fn) {    fn()    console.log('test1')}function test2() {    test3()    console.log('test2')}function test3() {    console.log('test3')}test1(test2) // test3 -> test2 -> test1

如上所示，当程序执行的时候，test1会进入到执行栈中执行，然后执行的时候发现test1调用了fn，fn即传入的test2，这是执行栈会把test2放入到栈顶并执行，然后test1会停顿；

执行test2的时候会发现test2中调用了test3，然后会把test3放入到栈顶，根据先进后出的原则优先执行test3；

test3执行完毕后会出栈，然后继续执行test2，test2执行完毕后再出栈，继续执行test1。

这时我们就会想到了递归。递归函数就可以看成一个函数中嵌套了N层执行，执行过程中会触发大量的栈帧堆积，但是执行栈是有深度的，过大的栈帧堆积会造成栈溢出。

栈的深度

栈的深度会根据不同的游览器和JS引擎有不同的区别。

如下所示，我们发现在递归了11390次之后就提示超过栈深度的错误了。

  let i = 0;  function test() {    i++;    console.log(i);    test();  }  test();

如何跨越递归限制

这时候我们可以探究一下如何跨越递归限制呢？

之前我们说过，事件循环机制会在执行栈中的程序执行完毕后启用，不停地从消息队列读取消息，再放到执行栈中执行。执行栈在执行的时候如果碰到了异步任务，会把异步任务放到工作线程挂起，然后继续执行后续的代码。

因此我们是不是可以把递归的执行函数放入一个异步任务里？这样子执行栈就不会堆积栈帧，每次只从消息队列取任务执行，然后将递归调用的任务放入工作线程，继续执行后续的同步代码，同步代码执行完毕后，再读取消息队列中到期的异步任务放入执行栈中执行，依次反复。

  let i = 0;  function test() {    i++;    console.log(i);    setTimeout(()=>{    test();    },0)  }  test();

针不戳呀，但是不能保证运行速度。

事已至此，至于宏任务和微任务，后面再说！

原文：https://juejin.cn/post/7097518995620200485