Promise里的代码为什么比setTimeout先执行?

首先,看一段代码的执行顺序

setTimeout(() => console.log("a"), 0)
let r = new Promise(function (resolve, reject) {
  resolve()
});
r.then(() => {
  let begin = Date.now();
  while (Date.now() - begin < 1000){
    console.log('b')
  }
  console.log("c")
  new Promise(function (resolve, reject) {
    resolve()
  }).then(() => console.log("d"))
});

宏观和微观任务

JavaScript 引擎等待宿主环境分配宏观任务,在操作系统中,通常等待的行为都是一个事件循环,所以在 Node 术语中,也会把这个部分称为事件循环。

整个循环做的事情基本上就是反复“等待 - 执行”。当然,还有要判断循环是否结束、宏观任务队列等逻辑

这里每次的执行过程,其实都是一个宏观任务。我们可以大概理解:宏观任务的队列就相当于事件循环。

常见宏任务:I/O 、setTimeout、setInterval;微任务:Promise.then catch finally、process.nextTick

在宏观任务中,JavaScript 的 Promise 还会产生异步代码,JavaScript 必须保证这些异步代码在一个宏观任务中完成,因此,每个宏观任务中又包含了一个微观任务队列:


task.jpg

有了宏观任务和微观任务机制,我们就可以实现 JavaScript 引擎级和宿主级的任务了,例如:Promise 永远在队列尾部添加微观任务。setTimeout 等宿主 API,则会添加宏观任务。

接下来,我们来详细介绍一下 Promise。

Promise

Promise 是 JavaScript 语言提供的一种标准化的异步管理方式,它的总体思想是,需要进行 io、等待或者其它异步操作的函数,不返回真实结果,而返回一个“承诺”,函数的调用方可以在合适的时机,选择等待这个承诺兑现(通过 Promise 的 then 方法的回调)。

Promise 的基本用法示例如下:

function sleep(duration) {
        return new Promise(function(resolve, reject) {
            setTimeout(resolve,duration);
        })
    }
    sleep(1000).then( ()=> console.log("finished"));

这段代码定义了一个函数 sleep,它的作用是等候传入参数指定的时长。

Promise 的 then 回调是一个异步的执行过程,下面我们就来研究一下 Promise 函数中的执行顺序,我们来看一段代码示例:

var r = new Promise(function(resolve, reject){
        console.log("a");
        resolve()
    });
    r.then(() => console.log("c"));
    console.log("b")

我们执行这段代码后,注意输出的顺序是 a b c。在进入 console.log(“b”) 之前,毫无疑问 r 已经得到了 resolve,但是 Promise 的 resolve 始终是异步操作,所以 c 无法出现在 b 之前。

接下来我们试试跟 setTimeout 混用的 Promise。

在这段代码中,我设置了两段互不相干的异步操作:通过 setTimeout 执行 console.log(“d”),通过 Promise 执行 console.log(“c”)。

var r = new Promise(function(resolve, reject){
        console.log("a");
        resolve()
    });
    setTimeout(()=>console.log("d"), 0)
    r.then(() => console.log("c"));
    console.log("b")

不论代码顺序如何,d 必定发生在 c 之后,因为 Promise 产生的是 JavaScript 引擎内部的微任务,而 setTimeout 是浏览器 API,它产生宏任务。

通过一系列的实验,我们可以总结一下如何分析异步执行的顺序:

  • 首先我们分析有多少个宏任务;
  • 在每个宏任务中,分析有多少个微任务;
  • 根据调用次序,确定宏任务中的微任务执行次序;
  • 根据宏任务的触发规则和调用次序,确定宏任务的执行次序;
  • 确定整个顺序。

我们再来看一个稍微复杂的例子:

function sleep(duration) {
        return new Promise(function(resolve, reject) {
            console.log("b");
            setTimeout(resolve,duration);
        })
    }
    console.log("a");
    sleep(5000).then(()=>console.log("c"));

这是一段非常常用的封装方法,利用 Promise 把 setTimeout 封装成可以用于异步的函数。

我们首先来看,setTimeout 把整个代码分割成了 2 个宏观任务,这里不论是 5 秒还是 0 秒,都是一样的。

第一个宏观任务中,包含了先后同步执行的 console.log(“a”); 和 console.log(“b”);。

setTimeout 后,第二个宏观任务执行调用了 resolve,然后 then 中的代码异步得到执行,所以调用了 console.log(“c”),最终输出的顺序才是: a b c。

Promise 是 JavaScript 中的一个定义,但是实际编写代码时,我们可以发现,它似乎并不比回调的方式书写更简单,但是从 ES6 开始,我们有了 async/await,这个语法改进跟 Promise 配合,能够有效地改善代码结构。

新特性:async/await

async/await 是 ES2016 新加入的特性,它提供了用 for、if 等代码结构来编写异步的方式。它的运行时基础是 Promise,面对这种比较新的特性,我们先来看一下基本用法。

async 函数必定返回 Promise,我们把所有返回 Promise 的函数都可以认为是异步函数。

async 函数是一种特殊语法,特征是在 function 关键字之前加上 async 关键字,这样,就定义了一个 async 函数,我们可以在其中使用 await 来等待一个 Promise。

function sleep(duration) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        setTimeout(resolve,duration);
    })
}
async function foo(){
    console.log("a")
    await sleep(2000)
    console.log("b")
}

这段代码利用了我们之前定义的 sleep 函数。在异步函数 foo 中,我们调用 sleep。

async 函数强大之处在于,它是可以嵌套的。我们在定义了一批串联操作的情况下,可以利用 async 函数组合出新的 async 函数。

function sleep(duration) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        setTimeout(resolve,duration);
    })
}
async function foo(name){
    await sleep(2000)
    console.log(name)
}
async function foo2(){
    await foo("a");
    await foo("b");
}

这里 foo2 用 await 调用了两次异步函数 foo,可以看到,如果我们把 sleep 这样的异步操作放入某一个框架或者库中,使用者几乎不需要了解 Promise 的概念即可进行异步编程了。

总结

今天主要了解了 JavaScript 执行部分的知识,首先介绍了 JavaScript 的宏观任务和微观任务相关的知识。我们把宿主发起的任务称为宏观任务,把 JavaScript 引擎发起的任务称为微观任务。许多的微观任务的队列组成了宏观任务。

然后还介绍了用 Promise 来添加微观任务的方式,并且介绍了 async/await 这个语法。

总而言之一个js脚本本身对于浏览器而言就是一个宏任务,也是第一个宏任务,而处于其中的代码可能有3种:非异步代码、产生微任务的异步代码(promise等)、产生宏任务的异步代码(settimeout、setinterval等)。
我们知道宏任务处于一个队列中,应当先执行完一个宏任务才会执行下一个宏任务,所以在js脚本中,会先执行非异步代码,再执行微任务代码,最后执行宏任务代码。这时候我们进行到了下一个宏任务中,又按照这个顺序执行。
微任务总是先于宏任务这个说法不准确,应该是处于同一级的情况下才能这么说。实际上微任务永远是宏任务的一部分,它处于一个大的宏任务内。

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