JavaScript：事件循环机制（EventLoop）

一、理解进程、线程

进程是操作系统中的基本概念之一，指的是一个正在运行中的程序，包括了程序的执行代码、数据、资源等。操作系统为每个进程分配一定的系统资源，例如内存空间、文件和设备等，以便进程能够正常运行。

线程是进程中的一个执行流程，可以看作是进程中的一个独立执行单元。每个进程中可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源。不同于进程，线程是无法独立存在的，必须依存于进程而存在。线程通过利用进程的资源来执行任务，并可以在进程内进行切换。

简单地说，进程是资源分配和管理的最小单位，而线程是程序执行的最小单位。在多任务环境下，多个进程可以同时执行，同一个进程中的多个线程也可以同时执行。线程的切换比进程的切换开销小，因此多线程的程序更加高效。

二、理解单线程、多线程

单线程指的是程序只有一个执行线程，只能串行执行任务，即每个任务都得等前一个任务执行完毕后才能进行下一个任务。这种模式的好处是逻辑简单，开发维护成本低，但执行效率较低，特别是在处理大量数据时容易出现阻塞等问题。

多线程指的是程序同时拥有多个执行线程，每个线程可以独立运行，可以同时处理多个任务。多线程可以大大提高程序的执行效率和响应能力，特别是在需要同时处理多个任务或大量数据时非常有用。但多线程的缺点是复杂度高，容易出现并发问题，需要耗费更多的系统资源和开发成本。

单线程适用于简单的应用程序，而多线程则适用于复杂的应用程序，能够大幅提高程序的执行效率和响应能力。

三、理解渲染线程

渲染线程是指用于渲染图形的计算机进程线程。在Web浏览器中，渲染线程负责将HTML、CSS和JavaScript代码转化为网页上的可视化内容。渲染线程的主要任务是解析HTML文档，确定渲染树和绘制图像。它还负责检查和处理JavaScript代码，以便在网页上进行交互式操作。

渲染线程的作用是在不影响用户界面的情况下，尽可能快地显示用户请求的内容。它要注意避免阻塞用户界面线程，因此需要在后台运行，并尽量减少CPU和内存的使用。

在某些情况下，渲染线程可能需要等待网络请求或文件加载完成，这时可能会导致页面出现卡顿或加载缓慢的情况。为了减少这种情况的发生，渲染线程通常会使用缓存技术，以便在加载相同内容时快速显示网页。

四、理解微任务、宏任务

微任务和宏任务都是JavaScript事件循环机制中的任务类型。它们之间的区别在于执行的时机和优先级。

宏任务包括一些比较耗时的任务，例如setTimeout、setInterval、AJAX请求、DOM事件等等。这些任务执行完之后，需要等待下一次事件循环开始才能执行下一个任务。执行宏任务时，会先选取队列中最先进入队列的任务执行，直到队列为空。

微任务指的是一些比较短且需要立即执行的任务，例如Promise的then方法、MutationObserver等等。这些任务执行时，会在当前宏任务执行完毕后立即执行。当一个宏任务中产生了微任务，这些微任务会先被放到一个专门的队列中，等待当前宏任务执行完毕时再执行。而在执行这些微任务时，如果又产生了新的微任务，这些新的微任务会被放到队列的末尾，等待执行。

在事件循环开始时，先执行所有的微任务队列中的任务，直到队列为空。然后再执行宏任务队列中的任务。然后再执行微任务队列中的任务，直到队列为空。这个过程会一直重复下去，直到任务队列中和微任务队列中同时为空。

总结来说，微任务具有更高的优先级，会比宏任务优先执行。因此在编写异步代码时，应当注意使用合适的任务类型，以保证代码的正确性和效率。

六、理解同步任务、异步任务

同步任务是指代码按照顺序执行，每完成一项任务后再进行下一项任务，直到所有任务完成。在同步任务中，代码执行需要等待前一个代码执行完成后才能继续进行下一项任务。

异步任务则是指代码在执行过程中，不必等待前一个任务完成后再执行下一个任务。异步任务可以在单个线程上执行，但可以同时进行多个任务。异步任务通常使用回调函数或Promise来实现异步处理。

举个例子：假设有一个任务列表，包括读取文件、发送数据、等待响应等任务。如果使用同步任务执行，读取文件的任务必须在发送数据的任务完成后才能开始。而在异步任务中，可以在发送数据的同时执行读取文件任务，因此能够更高效地完成任务。

七、理解调用栈

调用栈是用来跟踪程序执行顺序的一种内存结构。当函数被调用时，它们的相关信息（例如局部变量，返回地址等）会被压入调用栈中，调用栈按照“先进后出”的原则运作。也就是说，当函数返回时，它们的相关信息将从栈中被弹出，以便程序继续执行。通过调用栈，我们可以跟踪程序的执行过程，查看每个函数被调用的顺序以及它们之间的关系。调用栈也是调试程序时重要的工具之一，可以帮助程序员精确定位程序中的问题。

八、JavaScript在设计时就被设计为单线程

1、简单性：单线程代码容易编写、调试和维护，不容易出现多线程竞争的问题。

2、安全性：多线程需要共享内存，容易造成数据竞争等问题。JavaScript作为一种脚本语言，通常运行在浏览器环境中，存在众多恶意脚本的威胁。如果JavaScript是多线程的，恶意脚本可能会通过共享内存的方式修改其他脚本的数据，从而造成安全问题。

3、可预测性：单线程可以确保事件的执行顺序是可预测的，从而能够避免一些复杂的并发场景。

当然，JavaScript也提供了一些非常重要的异步API，如setTimeout、setInterval、Promise、async/await等，这些API可以模拟多线程的效果，但本质上仍然是单线程。

九、JavaScript为什么需要异步

1、防止阻塞：JavaScript是单线程语言，如果所有任务都是同步执行的，当执行某个耗时操作（比如网络请求或文件读写）时，整个应用程序会被阻塞，造成用户体验不佳。

2、提升用户体验：异步编程可以使得JavaScript在执行耗时操作的同时，继续响应用户的操作，从而提升用户体验。

3、节约资源：异步编程可以更好地利用计算机资源，通过并行执行多个任务，提高执行效率。

4、支持跨平台开发：JavaScript广泛应用于Web、移动端和后端等不同平台，使用异步编程模式可以支持多种异步事件，从而使得代码具有更好的可移植性。

十、JavaScript中的异步操作有哪些

序号	操作
1	回调函数
2	Promise
3	async/await
4	事件监听
5	定时器
6	XMLHttpRequest和Fetch API等网络请求
7	Web Workers（Web Worker API提供了从主执行线程分离并在后台运行脚本的能力，即在后台运行JavaScript代码，不影响页面UI的渲染和响应能力）
8	Node.js中的异步I/O操作（如读写文件、网络请求等）

十一、JavaScript单线程是如何实现异步的?理解JavaScript事件循环机制

有了前文基础我们来探讨本文核心事件循环。

JavaScript单线程指的是在同一时刻只能执行一个任务，任务只有在前一个任务执行完毕后才能开始执行。但是JavaScript通过事件循环机制实现了异步。

JavaScript事件循环机制指的是JavaScript运行时环境（ECMAScript规范定义的）按照一定的规则处理代码中的异步操作和事件的机制。JavaScript事件循环机制包含任务队列（Task）、微任务队列（Microtask）和宏任务队列（Macrotask）。

当JavaScript代码执行到一个异步操作或事件时，它并不会立即执行，而是将其放入对应的任务队列中。当当前任务执行完成后，在下一个事件循环的开始，JavaScript会从任务队列中取出一个任务，执行该任务。当任务执行时，可能会产生新的异步操作和事件，这些新的操作也会被放入任务队列中等待执行。

在JavaScript事件循环机制中，任务分为宏任务和微任务。
宏任务包括setTimeout、setInterval、I/O操作等；
微任务包括Promise、MutationObserver、process.nextTick等。
在每次事件循环开始时，JavaScript会先执行所有的微任务队列中的任务，然后再执行宏任务队列中的任务。

一个完整的事件循环流程包括以下步骤：

1. 从宏任务队列中取出一个任务执行；
2. 如果该任务中产生了微任务，将它们放入微任务队列中；
3. 执行微任务队列中的所有任务；
4. 检查是否需要重新渲染页面；
5. 重复执行上述步骤，直到任务队列和微任务队列中都没有任务；

事件循环机制是指：

1、代码执行时，先执行同步任务，然后将异步任务放入任务队列中，等待执行。
2、当所有同步任务执行完毕后，JavaScript引擎会去读取任务队列中的任务。
3、将队列中的第一个任务压入执行栈中执行，执行完毕后将其出栈。
4、如此循环执行，直到任务队列中的所有任务都执行完毕。

这就是JavaScript实现异步的基本原理，通过将异步任务放到任务队列中，并通过事件循环机制来实现异步执行。

总的来说，JavaScript通过事件循环机制来实现异步操作，将异步任务放到任务队列中，然后在任务队列中等待执行，直到JavaScript引擎空闲，再将任务队列中的任务拿出来执行。

十二、练习题

1、下面哪些操作是异步的？

下面哪些操作是异步的？

a. 将数组元素进行排序
b. 发送请求获取数据
c. 计算两个数的和
d. 读取本地文件

答案：b和d

2、下面的代码输出什么？

console.log('start')

setTimeout(() => {
  console.log('timeout')
}, 0)

console.log('end')

答案：start, end, timeout

解析：setTimeout函数中的第二个参数表示延迟的时间，当设置为0时，setTimeout函数会被放到任务队列的末尾，等待执行栈中所有任务执行完成后再执行setTimeout函数中的回调函数。

3、下面的代码输出什么？

console.log('start')

setTimeout(() => {
  console.log('timeout1')
}, 0)

new Promise((resolve) => {
  console.log('promise1')
  resolve()
}).then(() => {
  console.log('then1')
})

console.log('end')

答案：start, promise1, end, then1, timeout1

解析：Promise对象是同步执行的，所以会先输出promise1。但是.then()方法是异步执行的，会被放到任务队列中等待执行，因此end会先输出。然后在任务队列中执行.then()方法，输出then1。最后在任务队列中执行setTimeout中的回调函数，输出timeout1。

4、下面代码输出什么？

console.log('start')

setTimeout(() => {
  console.log('timeout1')
  Promise.resolve().then(() => console.log('then2'))
}, 0)

new Promise((resolve) => {
  console.log('promise1')
  resolve()
}).then(() => {
  console.log('then1')
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout2')
  }, 0)
})

console.log('end')

答案：start, promise1, end, then1, timeout1, then2, timeout2

解析：同样的，Promise对象和.then()方法是同步执行的，但是回调函数中包含的Promise对象和.then()方法时异步执行的，会被放到任务队列中等待执行。因此start, promise1, end, then1会先输出。然后在任务队列中执行setTimeout中的回调函数，输出timeout1，然后将包含的Promise对象和.then()方法放到任务队列中。在任务队列中执行.then()方法，输出then2。最后在任务队列中执行第二个setTimeout中的回调函数，输出timeout2。

5、下面代码输出什么？

console.log('start'); // 1

setTimeout(function() {
  console.log('setTimeout'); // 5
}, 0);

Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise'); // 4
});

console.log('end'); // 2

这段代码中，我们依次执行了以下操作：

打印"start"
打印"end"
创建一个Promise对象，并将其添加到微任务队列中
执行Promise中的回调函数，打印"promise"
执行setTimeout中的回调函数，打印"setTimeout"
根据JavaScript事件循环机制的规则，它的执行过程如下：

全局上下文入栈，开始执行同步任务
打印"start"
全局上下文出栈
全局上下文入栈，开始执行同步任务
打印"end"
全局上下文出栈
全局上下文入栈，开始执行同步任务
创建Promise对象，并将其添加到微任务队列中
执行Promise对象中的回调函数，打印"promise"
全局上下文出栈
执行微任务队列中的任务，打印"setTimeout"
因此，最终输出结果应该是：

start
end
promise
setTimeout

6、下面代码的输出结果是什么？

console.log(1);

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

Promise.resolve().then(() => {
  console.log(3);
});

console.log(4);

输出结果是 1 4 3 2。

解析：代码执行顺序为同步任务先执行，输出1，然后将异步任务放入任务队列中。setTimeout是一个宏任务，Promise.then是一个微任务。由于Promise是微任务，会优先执行，所以先输出3。然后执行完同步任务后，会依次执行微任务。所以输出顺序为1，4，3。最后执行宏任务，输出2。

7、下面代码的输出结果是什么？

console.log("start");

setTimeout(() => {
  console.log("setTimeout");
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
  console.log("Promise");
});

console.log("end");

输出结果是 start end Promise setTimeout。

解析：代码执行顺序同第一题，先输出同步任务 start 和 end，然后将异步任务放入任务队列中。由于Promise.then是一个微任务，所以会优先执行，输出 Promise。接着执行完同步任务后，依次执行微任务中的 Promise。最后执行宏任务 setTimeout 输出结果。

十三、过程记录

记录一、浏览器事件循环机制还是JavaScript事件循环机制

观点一

浏览器事件循环机制和JavaScript事件循环机制是一个概念，只是叫法不同。
JavaScript事件循环机制分为浏览器和Node事件循环机制，两者的实现技术不一样。浏览器Event Loop是HTML中定义的规范，Node Event Loop是由libuv库实现。JavaScript 事件循环机制分为JS调用栈和任务队列两部分。JS调用栈是一种后进先出的数据结构，当函数被调用时，会被添加到栈中的顶部，执行完成之后就从栈顶部移出该函数，直到栈内被清空。任务队列是先进先出的数据结构，当主线程空闲时，就会去任务队列中按照顺序读取一个任务放入到栈中执行。

观点二

浏览器事件循环机制和 JavaScript 事件循环机制是密切相关的。浏览器事件循环机制是指浏览器在处理各种事件（例如用户交互、网络请求、定时器等）时，如何协调执行这些事件的机制。而 JavaScript 事件循环机制则是指 JavaScript 引擎在处理异步代码时如何协调执行这些代码的机制。实际上，JavaScript 事件循环机制是建立在浏览器事件循环机制之上的。JavaScript 引擎通过调用浏览器提供的 API 来注册事件监听器，然后在事件触发时将回调函数加入任务队列。浏览器事件循环机制会不断地从任务队列中取出回调函数并执行，直到任务队列为空。因此，可以认为浏览器事件循环机制是 JavaScript 事件循环机制的基础。