前端基本功(五)：了解javascript的运行机制（单线程、任务队列、EventLoop、微任务、宏任务）

1. 单线程特点

单线程可以避免多线程操作带来的复杂的同步问题。
HTML5提出Web Worker标准，允许JavaScript脚本创建多个线程，但是子线程完全受主线程控制，且不得操作DOM。所以，这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。
我们必须清楚一点，触发和执行并不是同一概念，计时器的回调函数一定会在指定delay的时间后被触发，但并不一定立即执行，可能需要等待。所有JavaScript代码是在一个线程里执行的，像鼠标点击和计时器之类的事件只有在JS单线程空闲时才执行。

2. 任务队列

所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈。
主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。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，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
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。

3. Event Loop

JS 会创建一个类似于 while (true) 的循环，每执行一次循环体的过程称之为 Tick。每次 Tick 的过程就是查看是否有待处理事件，如果有则取出相关事件及回调函数放入执行栈中由主线程执行。待处理的事件会存储在一个任务队列中，也就是每次 Tick 会查看任务队列中是否有需要执行的任务。

异步操作会将相关回调添加到任务队列中。而不同的异步操作添加到任务队列的时机也不同，如 onclick, setTimeout, ajax 处理的方式都不同，这些异步操作是由浏览器内核的 webcore 来执行的，webcore 包含上图中的3种 webAPI，分别是 DOM Binding、network、timer模块。

1. onclick 由浏览器内核的 DOM Binding 模块来处理，当事件触发的时候，回调函数会立即添加到任务队列中。

2. setTimeout 会由浏览器内核的 timer 模块来进行延时处理，当时间到达的时候，才会将回调函数添加到任务队列中。

3. ajax 则会由浏览器内核的 network 模块来处理，在网络请求完成返回之后，才将回调添加到任务队列中。

任务队列是在事件循环之上的，事件循环每次 tick 后会查看 ES6 的任务队列中是否有任务要执行，也就是 ES6 的任务队列比事件循环中的任务（事件）队列优先级更高。如 Promise 就使用了 ES6 的任务队列特性。

4. javascript是单线程的，浏览器是多线程的。

浏览器的内核是多线程的，它们在内核控制下相互配合以保持同步，一个浏览器至少实现三个常驻线程：JavaScript引擎线程，GUI渲染线程，浏览器事件触发线程。

JavaScript引擎是基于事件驱动单线程执行的，JavaScript引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，浏览器无论什么时候都只有一个JavaScript线程在运行JavaScript程序。
GUI渲染线程负责渲染浏览器界面，当界面需要重绘（Repaint）或由于某种操作引发回流(Reflow)时,该线程就会执行。但需要注意，GUI渲染线程与JavaScript引擎是互斥的，当JavaScript引擎执行时GUI线程会被挂起，GUI更新会被保存在一个队列中等到JavaScript引擎空闲时立即被执行。
事件触发线程，当一个事件被触发时该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JavaScript引擎的处理。这些事件可来自JavaScript引擎当前执行的代码块如setTimeout、也可来自浏览器内核的其他线程如鼠标点击、Ajax异步请求等，但由于JavaScript的单线程关系所有这些事件都得排队等待JavaScript引擎处理（当线程中没有执行任何同步代码的前提下才会执行异步代码）。

5. 多线程的优点和缺点分别是什么？

优点：1、将耗时较长的操作（网络请求、图片下载、音频下载、数据库访问等）放在子线程中执行，可以防止主线程的卡死；2、可以发挥多核处理的优势，提升cpu的使用率。缺点：1、每开辟一个子线程就消耗一定的资源； 2、会造成代码的可读性变差；3、如果出现多个线程同时访问一个资源，会出现资源争夺的情况。

6. 浏览器的event loop至少包含两个队列，macrotask队列和microtask队列

microtask 即微任务，是由js引擎分发的任务，总是添加到当前任务队列末尾执行。另外在处理microtask期间，如果有新添加的microtasks，也会被添加到队列的末尾并执行： Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)
macrotask队列等同于我们常说的任务队列，macrotask是由宿主环境分发的异步任务，事件轮询的时候总是一个一个任务队列去查看执行的，"任务队列"是一个先进先出的数据结构，排在前面的事件，优先被主线程读取：script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、setImmediate(Node.js 环境)
只要有微任务我们肯定是执行微任务的，当前进行的会执行，当前执行完的如果执行完后event loop还是检测到微任务，还是执行微任务，检测出没有微任务，我们就执行宏任务队列中的任务。
经典面试题：

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') 
},0)  
async1();
new Promise(function(resolve){
    console.log('promise1')
    resolve();
}).then(function(){
    console.log('promise2')
})
console.log('script end')
/*
解题思路：
首先按照代码的执行顺序从上往下，js始终都是单线程的，先执行的肯定是同步任务，再根据进入任务队列的顺序先进先出，先微后宏。
微任务是一次性将队列中存在的微任务执行完毕，宏任务是一个一个先进先出。
Promise是一个构造函数，调用的时候会生成Promise实例。当Promise的状态改变时会调用then函数中定义的回调函数。
我们都知道这个回调函数不会立刻执行，他是一个微任务会被添加到当前任务队列中的末尾，在下一轮任务开始执行之前执行。
async/await成对出现，async标记的函数会返回一个Promise对象，可以使用then方法添加回调函数。await后面的语句会同步执行。但 await 下面的语句会被当成微任务添加到当前任务队列的末尾异步执行。
*/

/*
答案： 
node的部分版本（比如V10.10.0）中会存在: script start -> async1 start -> async2 -> promise1 -> script end -> promise2 -> async1 end -> setTimeout
<= node8版本: script start -> async1 start -> async2 -> promise1 -> script end -> async1 end -> promise2 -> setTimeout
这主要是node.js8版本与其他版本的差异，他们对await的执行方法不同（Node新版本（11之后）与浏览器执行结果相同，这是大趋势）
*/