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JavaScript 中的异步任务、同步任务、宏任务与微任务

article 2024/11/15 10:22:28

JavaScript 中的异步任务、同步任务、宏任务与微任务

在 JavaScript 的世界里，理解异步任务、同步任务、宏任务和微任务是非常重要的，它们共同构成了 JavaScript 独特的执行机制。

一、同步任务与异步任务

1. 同步任务

定义：同步任务是在代码执行过程中，按照顺序依次执行的任务。每个同步任务必须等待前一个任务完成后才能开始执行。
特点：
- 阻塞代码执行，直到任务完成。
- 按照代码书写的顺序依次执行。
示例：
```
console.log('同步任务 1');
console.log('同步任务 2');
```
在这个例子中，首先会输出“同步任务 1”，然后输出“同步任务 2”。这两个任务是按照顺序依次执行的，前一个任务完成后，后一个任务才会开始执行。

2. 异步任务

定义：异步任务是在代码执行过程中，不会立即执行，而是在特定的时间或条件满足后才会执行的任务。异步任务不会阻塞代码的执行，允许其他任务在等待异步任务完成的过程中继续执行。
特点：
- 不会阻塞代码执行，可以在后台执行。
- 通常需要回调函数来处理结果。
示例：
```
console.log('同步任务 1');
setTimeout(() => {
    console.log('异步任务');
}, 1000);
console.log('同步任务 2');
```
在这个例子中，首先会输出“同步任务 1”，然后输出“同步任务 2”。接着，由于setTimeout是一个异步任务，它会在 1000 毫秒后执行回调函数，输出“异步任务”。在等待异步任务执行的过程中，其他同步任务可以继续执行。

二、宏任务与微任务

1. 宏任务

定义：宏任务是由浏览器或 Node.js 等环境提供的任务，通常包括setTimeout、setInterval、Ajax 请求、DOM 事件等。宏任务会在主线程上依次执行，每个宏任务执行完毕后，会检查微任务队列是否为空，如果不为空，则执行微任务队列中的所有任务。
特点：
- 执行时间相对较长。
- 可能会导致页面的重新渲染。
示例：
```
console.log('同步任务 1');
setTimeout(() => {
    console.log('宏任务 1');
}, 0);
console.log('同步任务 2');
```
在这个例子中，setTimeout中的回调函数是一个宏任务，会在同步任务执行完毕后被放入任务队列等待执行。即使设置的时间为 0，也不会立即执行，而是在同步任务执行完毕后，按照任务队列的顺序执行。

2. 微任务

定义：微任务是在当前宏任务执行过程中产生的，并且会在当前宏任务执行完毕后立即执行。常见的微任务包括Promise.then()、Promise.catch()、Promise.finally()、MutationObserver等。
特点：
- 执行时间相对较短。
- 优先级高于宏任务。
示例：
```
console.log('同步任务 1');
Promise.resolve().then(() => {
    console.log('微任务 1');
});
console.log('同步任务 2');
```
在这个例子中，Promise.resolve().then()中的回调函数是一个微任务，会在同步任务执行完毕后，且在宏任务执行之前被执行。

三、事件循环

JavaScript 是单线程语言，通过事件循环来管理同步任务和异步任务的执行。事件循环的工作原理如下：

首先执行同步任务，将同步任务依次放入主线程执行。
当遇到异步任务时，将异步任务放入任务队列中等待执行。异步任务分为宏任务和微任务，分别放入不同的任务队列。
当主线程中的同步任务执行完毕后，会先检查微任务队列是否为空。如果微任务队列不为空，则执行微任务队列中的所有任务，这个过程会持续进行，直到微任务队列为空。
微任务队列处理完后，才会从宏任务队列中取出一个宏任务并执行，宏任务执行产生微任务会执行微任务队列的任务。
重复步骤 3 和 4，直到任务队列中的所有任务都被执行完毕。

例如：

console.log('同步任务 1');
setTimeout(() => {
    console.log('宏任务 1');
}, 0);
Promise.resolve().then(() => {
    console.log('微任务 1');
});
console.log('同步任务 2');

在这个例子中，首先执行“同步任务 1”和“同步任务 2”。然后，由于setTimeout是宏任务，它会被放入宏任务队列中等待执行。同时，Promise.resolve().then()是微任务，会被放入微任务队列中。当同步任务执行完毕后，会先执行微任务队列中的“微任务 1”，然后才会从宏任务队列中取出“宏任务 1”执行。

面试题：

console.log('同步任务 start');

setTimeout(() => {
    console.log('宏任务 1');
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('微任务 within 宏任务 1');
    });
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('微任务 1');
    setTimeout(() => {
        console.log('宏任务 within 微任务 1');
    }, 0);
});

setTimeout(() => {
    console.log('宏任务 2');
}, 0);

console.log('同步任务 end');

输出结果：

> "同步任务 start"
> "同步任务 end"
> "微任务 1"
> "宏任务 1"
> "微任务 within 宏任务 1"
> "宏任务 2"
> "宏任务 within 微任务 1"

以下是对上述代码执行流程的解释：

首先，执行同步任务。
- 输出同步任务 start。
- 接着遇到第二个同步任务，输出同步任务 end。
同步任务执行完毕后，开始检查微任务队列。
- 此时微任务队列为空，所以继续从宏任务队列中取出任务执行。
从宏任务队列中取出第一个由setTimeout注册的宏任务执行。
- 输出宏任务 1。
- 在这个宏任务中，又有一个Promise.resolve().then()，它会注册一个微任务，即console.log('微任务 within 宏任务 1');被放入微任务队列。
接着，回到宏任务队列继续检查是否还有未执行的宏任务。
- 由于还有两个由setTimeout注册的宏任务未执行，但是根据事件循环机制，此时要先检查微任务队列。
微任务队列中有一个任务，即console.log('微任务 within 宏任务 1');，执行这个微任务，输出微任务 within 宏任务 1。
微任务队列处理完毕后，再次从宏任务队列中取出下一个任务执行。
- 输出宏任务 2。
此时宏任务队列中还有一个任务，是在微任务 1中注册的setTimeout回调，即console.log('宏任务 within 微任务 1');。
执行这个宏任务，输出宏任务 within 微任务 1。