JS中setTimeout、promise、async、await的执行顺序

我们都知道，Javascript是单线程语言，也就是说，同一个时间只能做一件事。这就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。 因为任务有同步与异步之分，所以不同任务的执行必定有一定的顺序。

Event Loop（事件循环）

• 所有任务可以分成两种：

1. 同步任务（synchronous）：在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务
2. 异步任务（asynchronous）：不进入主线程、而进入任务队列（task queue）的任务，只有任务队列通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

• 异步执行的运行机制：（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

1. 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
2. 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。
3. 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。
4. 主线程不断重复上面的第三步。

定义： 主线程循环不断的从任务队列中读取事件（任务），这整个过程就称为Event Loop（事件循环）。

JavaScript事件

概述： 任务队列是一个事件的队列（也可以理解成消息的队列），IO设备完成一项任务，就在任务队列中添加一个事件，表示相关的异步任务可以进入执行栈了。主线程读取任务队列，就是读取里面有哪些事件。

JavaScript的事件分两种，宏任务(macro-task)和微任务(micro-task)

1. 宏任务：从上到下、从左到右、顺序执行的script代码，setTimeout，setInterval，setImmediate(node环境)
2. 微任务：Promise.then(非new Promise)，async/await整体，process.nextTick(node环境)
3. 其他异步任务：
   • requestAnimationFrame(callback) - RAF 仅仅存在于浏览器环境，执行时机在 setTimeout 之前执行
   • queueMicrotask：执行时机在第一轮同步任务执行完成之后，微任务执行之前。

setTimeOut

setTimeOut执行需要满足两个条件：

1. 主进程必须是空闲的状态，如果到时间了，主进程不空闲也不会执行你的回调函数
2. 这个回调函数需要等到插入异步队列时前面的异步函数都执行完了，才会执行

注意： setTimeOut并不是直接的把回调函数放进异步队列中，而是在定时器的时间到了之后，把回调函数放到执行异步队列中去。如果此时这个队列已经有很多任务了，那就排在他们的后面。这也就解释了为什么setTimeOut为什么不能精准的执行的问题了。

promise、async/await

• new Promise是同步的任务，会被放到主进程中去立即执行。
• .then()函数是异步任务会放到异步队列中去，具体就是当promise状态结束（fulfilled）的时候，会立即放进异步队列中去。
• 带async关键字的函数会返回一个promise对象，如果里面没有await，执行起来等同于普通函数。
• await关键字要在 async 关键字函数的内部，await 写在外面会报错。await如同他的语意，就是在等待，等待右侧的表达式完成。
• await会让出线程，阻塞async内后续的代码，先去执行async外的代码。等外面的同步代码执行完毕，才会执行里面的后续代码。就算await的不是promise对象，是一个同步函数，也会同样执行。

执行顺序（总结）：

1. 宏任务（从上到下、从左到右的整体）
2. 微任务的Event Queue（Promise.then，async / await整体，process.nextTick【node环境】）
3. 宏任务的Event Queue（setTimeout / setInterval / setImmediate【node环境】）
4. 同一轮微任务队列中，依次顺序执行 process.nextTick 、queueMicrotask、Promise.then和async/await
5. 同一轮宏任务队列中，setImmediate 在 setTimeout 之后执行
6. 在浏览器环境同一轮任务队列中，requestAnimationFrame 在 setTimeout 之前执行

经典面试题：

1、setTimeout + promise

• 例1：

;(function() {
    console.log(1);
    setTimeout(() => {
        console.log(2);
        Promise.resolve().then(data => {
          console.log(3);
        });
    });
    new Promise((resolve) => {
        resolve();
        console.log(4);
    }).then(() => {
        console.log(5);
        setTimeout(() => {
          console.log(6);
        });
    }).then(() => console.log(7));
    console.log(8);
})();

• 输出：

1
4
8
5
7
2
3
6

• 例2：

function asyncFn() {
    console.log(1);
    Promise.resolve().then(data => {
      console.log(2);
    });
    console.log(3);
}

setTimeout(() => {
  asyncFn();
}, 20);

• 输出：

1
3
2

2、setTimeout + promise + async + await

• 例3：

;(function() {
    async function async1 () {
        console.log("async1 start");
        await async2();
        console.log("async1 end");
    }
    
    async function async2 () {
        console.log("async2");
    }
    
    console.log("script start");
    setTimeout(() => {
        console.log("setTimeOut");
    }, 0);
    async1();
    new Promise(function(reslove) {
        console.log("promise1");
        reslove();
    }).then(function() {
        console.log("promise2");
    });
    console.log("script end");
})();

• 输出：

script start
async1 start
async2
promise1
script end
async1 end
promise2
setTimeOut

3、setTimeout + promise + async + await + setImmediate + process.nextTick

• 例4（在node环境中）：

console.log('global');

setTimeout(function() {
  console.log('timeout1');
  process.nextTick(function() {
    console.log('timeout1_nextTick');
  })
  new Promise(function(resolve) {
    console.log('timeout1_promise');
    resolve();
  }).then(function() {
    console.log('timeout1_then')
  })
})

setImmediate(function() {
  console.log('immediate1');
  process.nextTick(function() {
    console.log('immediate1_nextTick');
  })
  new Promise(function(resolve) {
    console.log('immediate1_promise');
    resolve();
  }).then(function() {
    console.log('immediate1_then')
  })
})

process.nextTick(function() {
  console.log('global_nextTick');
})

new Promise(function(resolve) {
  console.log('global_promise');
  resolve();
}).then(function() {
  console.log('global_then')
})

setTimeout(function() {
  console.log('timeout2');
  process.nextTick(function() {
    console.log('timeout2_nextTick');
  })
  new Promise(function(resolve) {
    console.log('timeout2_promise');
    resolve();
  }).then(function() {
    console.log('timeout2_then')
  })
})

process.nextTick(function() {
  console.log('global2_nextTick');
})

new Promise(function(resolve) {
  console.log('global2_promise');
  resolve();
}).then(function() {
  console.log('global2_then')
})

async function async1() {
  console.log('async_1')
}

;!async function() {
  await async1()
  console.log('async_await')
}();

setImmediate(function() {
  console.log('immediate2');
  process.nextTick(function() {
    console.log('immediate2_nextTick');
  })
  new Promise(function(resolve) {
    console.log('immediate2_promise');
    resolve();
  }).then(function() {
    console.log('immediate2_then')
  })
})

• 输出：

global
global_promise
global2_promise
async_1
global_nextTick
global2_nextTick
global_then
global2_then
async_await
timeout1
timeout1_promise
timeout1_nextTick
timeout1_then
timeout2
timeout2_promise
timeout2_nextTick
timeout2_then
immediate1
immediate1_promise
immediate1_nextTick
immediate1_then
immediate2
immediate2_promise
immediate2_nextTick
immediate2_then

总结

1. script
2. process.nextTick （node环境）
3. queueMicrotask
4. promise.then / async|await
5. requestAnimationFrame （浏览器环境）
6. setTimeout
7. setImmediate （node环境）

参考文档：

• http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

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