今天看到这样一道面试题:
//请写出输出内容 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'); }, 0) async1(); new Promise(function(resolve) { console.log('promise1'); resolve(); }).then(function() { console.log('promise2'); }); console.log('script end');
这道题主要考察的是事件循环中函数执行顺序的问题,其中包括async
,await
,setTimeout
,Promise
函数。下面来说一下本题中涉及到的知识点。
任务队列
首先我们需要明白以下几件事情:
- JS分为同步任务和异步任务
- 同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈
- 主线程之外,事件触发线程管理着一个任务队列,只要异步任务有了运行结果,就在任务队列之中放置一个事件。
- 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕(此时JS引擎空闲),系统就会读取任务队列,将可运行的异步任务添加到可执行栈中,开始执行。
根据规范,事件循环是通过任务队列的机制来进行协调的。一个 Event Loop 中,可以有一个或者多个任务队列(task queue),一个任务队列便是一系列有序任务(task)的集合;每个任务都有一个任务源(task source),源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列,从不同源来的则被添加到不同队列。 setTimeout/Promise 等API便是任务源,而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。
宏任务
(macro)task(又称之为宏任务),可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务(包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行)。
浏览器为了能够使得JS内部(macro)task与DOM任务能够有序的执行,会在一个(macro)task执行结束后,在下一个(macro)task 执行开始前,对页面进行重新渲染,流程如下:
(macro)task->渲染->(macro)task->...
(macro)task主要包含:script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)
微任务
microtask(又称为微任务),可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。也就是说,在当前task任务后,下一个task之前,在渲染之前。
所以它的响应速度相比setTimeout(setTimeout是task)会更快,因为无需等渲染。也就是说,在某一个macrotask执行完后,就会将在它执行期间产生的所有microtask都执行完毕(在渲染前)。
microtask主要包含:Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)
运行机制
在事件循环中,每进行一次循环操作称为 tick,每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的,但关键步骤如下:
- 执行一个宏任务(栈中没有就从事件队列中获取)
- 执行过程中如果遇到微任务,就将它添加到微任务的任务队列中
- 宏任务执行完毕后,立即执行当前微任务队列中的所有微任务(依次执行)
- 当前宏任务执行完毕,开始检查渲染,然后GUI线程接管渲染
- 渲染完毕后,JS线程继续接管,开始下一个宏任务(从事件队列中获取)
流程图如下:
Promise和async中的立即执行
我们知道Promise中的异步体现在then
和catch
中,所以写在Promise中的代码是被当做同步任务立即执行的。而在async/await中,在出现await出现之前,其中的代码也是立即执行的。那么出现了await时候发生了什么呢?
await做了什么
从字面意思上看await就是等待,await 等待的是一个表达式,这个表达式的返回值可以是一个promise对象也可以是其他值。
很多人以为await会一直等待之后的表达式执行完之后才会继续执行后面的代码,实际上await是一个让出线程的标志。await后面的表达式会先执行一遍,将await后面的代码加入到microtask中,然后就会跳出整个async函数来执行后面的代码。
由于因为async await 本身就是promise+generator的语法糖。所以await后面的代码是microtask。所以对于本题中的
async function async1() { console.log('async1 start'); await async2(); console.log('async1 end'); }
等价于
async function async1() { console.log('async1 start'); Promise.resolve(async2()).then(() => { console.log('async1 end'); }) }
回到本题
以上就本道题涉及到的所有相关知识点了,下面我们再回到这道题来一步一步看看怎么回事儿。
-
首先,事件循环从宏任务(macrotask)队列开始,这个时候,宏任务队列中,只有一个script(整体代码)任务;当遇到任务源(task source)时,则会先分发任务到对应的任务队列中去。所以,上面例子的第一步执行如下图所示:
-
然后我们看到首先定义了两个async函数,接着往下看,然后遇到了
console
语句,直接输出script start
。输出之后,script 任务继续往下执行,遇到setTimeout
,其作为一个宏任务源,则会先将其任务分发到对应的队列中: -
script 任务继续往下执行,执行了async1()函数,前面讲过async函数中在await之前的代码是立即执行的,所以会立即输出
async1 start
。遇到了await时,会将await后面的表达式执行一遍,所以就紧接着输出
async2
,然后将await后面的代码也就是console.log('async1 end')
加入到microtask中的Promise队列中,接着跳出async1函数来执行后面的代码。 -
script任务继续往下执行,遇到Promise实例。由于Promise中的函数是立即执行的,而后续的
.then
则会被分发到 microtask 的Promise
队列中去。所以会先输出promise1
,然后执行resolve
,将promise2
分配到对应队列。 -
script任务继续往下执行,最后只有一句输出了
script end
,至此,全局任务就执行完毕了。根据上述,每次执行完一个宏任务之后,会去检查是否存在 Microtasks;如果有,则执行 Microtasks 直至清空 Microtask Queue。
因而在script任务执行完毕之后,开始查找清空微任务队列。此时,微任务中,
Promise
队列有的两个任务async1 end
和promise2
,因此按先后顺序输出async1 end,promise2
。当所有的 Microtasks 执行完毕之后,表示第一轮的循环就结束了。 -
第二轮循环依旧从宏任务队列开始。此时宏任务中只有一个
setTimeout
,取出直接输出即可,至此整个流程结束。
下面我会改变一下代码来加深印象。
变式一
在第一个变式中我将async2中的函数也变成了Promise函数,代码如下:
async function async1() { console.log('async1 start'); await async2(); console.log('async1 end'); } async function async2() { //async2做出如下更改: new Promise(function(resolve) { console.log('promise1'); resolve(); }).then(function() { console.log('promise2'); }); } console.log('script start'); setTimeout(function() { console.log('setTimeout'); }, 0) async1(); new Promise(function(resolve) { console.log('promise3'); resolve(); }).then(function() { console.log('promise4'); }); console.log('script end');
可以先自己看看输出顺序会是什么,下面来公布结果:
script start
async1 start
promise1
promise3
script end
promise2
async1 end
promise4
setTimeout
在第一次macrotask执行完之后,也就是输出script end
之后,会去清理所有microtask。所以会相继输出promise2
, async1 end
,promise4
,其余不再多说。
变式二
在第二个变式中,我将async1中await后面的代码和async2的代码都改为异步的,代码如下:
async function async1() { console.log('async1 start'); await async2(); //更改如下: setTimeout(function() { console.log('setTimeout1') },0) } async function async2() { //更改如下: setTimeout(function() { console.log('setTimeout2') },0) } console.log('script start'); setTimeout(function() { console.log('setTimeout3'); }, 0) async1(); new Promise(function(resolve) { console.log('promise1'); resolve(); }).then(function() { console.log('promise2'); }); console.log('script end');
可以先自己看看输出顺序会是什么,下面来公布结果:
script start
async1 start
promise1
script end
promise2
setTimeout3
setTimeout2
setTimeout1
在输出为promise2
之后,接下来会按照加入setTimeout队列的顺序来依次输出,通过代码我们可以看到加入顺序为3 2 1
,所以会按3,2,1的顺序来输出。
变式三
变式三是我在一篇面经中看到的原题,整体来说大同小异,代码如下:
async function a1 () { console.log('a1 start') await a2() console.log('a1 end') } async function a2 () { console.log('a2') } console.log('script start') setTimeout(() => { console.log('setTimeout') }, 0) Promise.resolve().then(() => { console.log('promise1') }) a1() let promise2 = new Promise((resolve) => { resolve('promise2.then') console.log('promise2') }) promise2.then((res) => { console.log(res) Promise.resolve().then(() => { console.log('promise3') }) }) console.log('script end')
无非是在微任务那块儿做点文章,前面的内容如果你都看懂了的话这道题一定没问题的,结果如下:
script start
a1 start
a2
promise2
script end
promise1
a1 end
promise2.then
promise3
setTimeout
原文链接:https://github.com/Advanced-Frontend/Daily-Interview-Question/issues/7
原本我对这些知识是一知半解的,看完大佬的文章,醍醐灌顶,瞬间全明白了,感谢他。
最后总结一下,任务分为宏任务和微任务,一般宏任务之间呢会进行页面的渲染,在两个宏任务之间会先进行微任务
所以,任务开始执行,然后遇到setimeout,把它丢到宏任务,本次宏任务执行完成再执行
然后执行正常的代码,在async函数和promise中,都是同步的,所以这部分会先执行,算是宏任务,当遇到await时,会先执行await中的代码,然后会跳出当前函数,
也就是说会把他后面的代码丢到微任务中(即文中的,由于因为async await 本身就是promise+generator的语法糖。所以await后面的代码是microtask。)
当遇到promise中的resolve时,也会将它丢到微任务。
当这一轮的宏任务都完成以后,就会按先后顺序执行微任务,先进入的任务先执行。
最后再进行下一个宏任务,即setimeout。
以上。记录于此,下次如果忘记了可以回来观看