JavaScript事件循环、宏任务与微任务详解及Async/Await执行顺序

前言

掌握事件循环机制以及浏览器的运行原理，对于理解JavaScript代码的执行流程以及排查运行时问题具有显著帮助。以下总结了一些关于浏览器事件循环的核心原理及具体示例。

浏览器JS异步执行的原理

JavaScript语言本身是单线程的，这意味着在任意同一时刻，它只能执行一个任务。那么，浏览器是如何实现同时处理异步任务的呢？
原因在于浏览器环境是多线程的。当JavaScript代码需要执行异步任务时，浏览器会启动额外的线程来协助处理该任务。
这里提到的“JS单线程”特指执行JavaScript代码的线程仅有一个，即由浏览器提供的JavaScript引擎线程（主线程）。浏览器内部还包含定时器线程、HTTP请求线程等其他线程，这些线程并非用于直接执行JavaScript代码。
例如，当主线程需要发起一个AJAX请求时，它会将该任务委托给浏览器的另一个线程（如HTTP请求线程）去实际发送请求。待请求返回后，再将回调函数中需要执行的JavaScript代码交还给JavaScript引擎线程执行。
由此可见，真正负责发送网络请求的是浏览器，而JavaScript仅负责执行最终的回调处理逻辑。因此，这种异步能力并非JavaScript语言自身实现，而是由浏览器环境提供的支持。

浏览器中的事件循环

执行栈与任务队列

JavaScript在解析代码时，会将同步代码按顺序放入执行栈中，并依次执行栈内的函数。当遇到异步任务时，该任务会被委托给其他线程处理。当前执行栈中的所有同步代码执行完毕后，系统会从任务队列中取出已完成的异步任务回调，并将其加入执行栈继续执行。若再次遇到异步任务，则继续委托给其他线程，如此循环往复。其他异步任务完成后，其回调会被放入任务队列，等待执行栈空闲时取出执行。

宏任务和微任务

根据任务类型的不同，任务队列可分为微任务（micro task）队列和宏任务（macro task）队列。在事件循环过程中，当执行栈中的同步代码执行完毕后，系统会优先检查微任务队列是否有待执行的任务；若无，则继续检查宏任务队列。这一过程不断循环。微任务通常在当前事件循环周期内优先执行，而宏任务则需等待下一次循环。因此，微任务通常比宏任务先执行。此外，微任务队列只有一个，而宏任务队列可能有多个。常见的点击和键盘事件也属于宏任务。

常见宏任务包括：

setTimeout()
setInterval()
UI交互事件
postMessage
setImmediate() -- nodeJs

常见微任务包括：

promise.then()、promise.catch()
new MutaionObserver()
process.nextTick() -- nodeJs

如下示例：


console.log('同步代码1');
setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout')
}, 0)

new Promise((resolve) => {
  console.log('同步代码2')
  resolve()
}).then(() => {
    console.log('promise.then')
})
console.log('同步代码3');

// 最终输出"同步代码1"、"同步代码2"、"同步代码3"、"promise.then"、"setTimeout"

具体分析如下：

setTimeout回调和promise.then均属于异步执行，它们将在所有同步代码执行完毕后运行；
尽管promise.then在代码书写顺序上位于setTimeout之后，但其执行优先级更高，因为它是微任务；
new Promise构造函数内的代码是同步执行的，而promise.then中的回调才是异步的。

注意：在浏览器环境中，若将setTimeout的延时设置为0，默认延迟时间通常为4ms；而在NodeJS环境中，该默认延迟为1ms。微任务与宏任务的本质区别：

宏任务特征：包含明确的异步任务及对应的回调；需要其他异步线程的支持。
微任务特征：不包含明确的异步任务，仅包含回调；无需其他异步线程支持。

Async/await的运行顺序

特点

使用async声明的函数仅对其返回值进行了包装，确保无论何种情况都会返回一个Promise对象（非Promise值会被转换为Promise{resolve}）。
await声明只能用在async函数中。
- 当执行async函数时，若遇到await声明，系统会先按照常规执行规则执行await后面的内容（需注意：若在执行函数内容时再次遇到await声明，则继续执行该await声明的内容）。
- 执行完毕后立即跳出当前async函数，转而执行主线程中的其他内容；待主线程执行完毕后，再回到await处继续执行后续代码。

示例


const a = async () => {
  console.log("a");
  await b();
  await e();
};

const b = async () => {
  console.log("b start");
  await c();
  console.log("b end");
};

const c = async () => {
  console.log("c start");
  await d();
  console.log("c end");
};

const d = async () => {
  console.log("d");
};

const e = async () => {
  console.log("e");
};

console.log('start');
a();
console.log('end');

运行结果

个人分析

在当前同步执行环境中，首先执行console.log('start');，输出'start'。
随后遇到同步函数a()，执行a()。
a()由async/await构造，函数内部遇到console.log("a")并输出'a'。接着遇到await声明await b()，由于b()为异步函数，系统进入函数b()内部执行（此操作逻辑类似递归处理），并将await b()之后的内容推入微任务队列，可标记为[await b()后]。
b()同样由async/await构造，顺序执行时遇到console.log("c start")并输出'c start'。随后遇到await声明await c()，由于c()为异步函数，系统进入函数c()内部执行，并将await c()之后的内容推入微任务队列，此时队列标记为[await c()后, await b()后]。
c()由async/await构造，顺序执行时遇到console.log("b start")并输出'b start'。接着遇到await声明await d()，由于d()为异步函数，系统进入函数d()内部执行，并将await d()之后的内容推入微任务队列，此时队列标记为[await d()后, await c()后, await b()后]。
在d()函数中，顺序执行遇到console.log("")并输出'd'，随后d()函数运行结束。
此时d()执行完毕，且无可执行的异步函数，系统返回同步环境，继续执行a()之后的内容。
遇到console.log("end")并输出'end'。至此，同步环境中的主线程代码执行完毕，系统开始检查微任务队列中是否有待执行的微任务。
微任务队列中包含[await d()后, await c()后, await b()后]，系统开始执行await d()后的内容。
await d()后的内容是console.log("c end")，输出'c end'。该部分执行完毕后，系统继续从微任务队列[await c()后, await b()后]中检查，执行await c()后的内容。
执行await c()后的内容，即console.log("b end");，输出'b end'。该部分执行完毕后，系统继续从微任务队列[await b()后]中检查，执行await b()后的内容。
await d()后的内容涉及await e()，系统遇到await声明并执行e()。判断发现await e()后无其他运行代码，因此无需将其推入微任务队列。
执行e()，顺序执行console.log("e");，输出'e'。此时e()函数结束。
微任务队列此时为空[]，无剩余微任务，执行结束。系统重新进入同步环境。

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深入理解JavaScript的事件执行机制

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