从同步到异步，领略JS编程的独特魅力
2023-09-01 13:38:29
序章：同步与异步
在计算机科学中，同步和异步是两个非常重要的概念。同步是指一个任务必须在完成另一个任务之前执行，而异步是指一个任务可以在另一个任务完成之前执行。
在JavaScript中，同步编程意味着代码按顺序执行。也就是说，一个函数必须在调用另一个函数之前执行。例如：
function foo() {
console.log('foo');
}
function bar() {
console.log('bar');
}
foo();
bar();
输出：
foo
bar
在这个例子中，foo()函数在bar()函数之前执行。这是因为JavaScript是单线程的，这意味着它一次只能执行一个任务。
异步编程意味着代码可以不按顺序执行。也就是说，一个函数可以在另一个函数完成之前执行。例如：
function foo() {
setTimeout(() => {
console.log('foo');
}, 1000);
}
function bar() {
console.log('bar');
}
foo();
bar();
输出：
bar
foo
在这个例子中，bar()函数在foo()函数之前执行。这是因为foo()函数使用了setTimeout()函数，将console.log('foo')的执行延迟了1000毫秒。
第二章：为什么JavaScript是单线程的？
JavaScript是单线程的，这意味着它一次只能执行一个任务。这是因为JavaScript引擎只有一个执行栈。执行栈是一个数据结构，它存储着正在执行的函数。当一个函数被调用时，它会被压入执行栈。当一个函数执行完毕，它会被从执行栈中弹出。
JavaScript的单线程性有几个优点：
- 它使得JavaScript引擎的实现更加简单。
- 它可以防止多个任务同时修改同一个变量，从而避免数据竞争。
- 它可以使JavaScript代码更容易调试。
第三章：异步编程方案与回调函数
JavaScript提供了多种异步编程的解决方案，其中最常见的是回调函数。回调函数是一个在另一个函数执行完毕后被调用的函数。例如：
function foo(callback) {
setTimeout(() => {
console.log('foo');
callback();
}, 1000);
}
function bar() {
console.log('bar');
}
foo(bar);
输出：
bar
foo
在这个例子中，foo()函数接收一个回调函数作为参数。当foo()函数执行完毕后，它会调用回调函数bar()。
回调函数有几个缺点：
- 它们使代码难以阅读和理解。
- 它们可以导致回调地狱。回调地狱是指嵌套回调函数的情况。
第四章：EventLoop事件轮询和消息队列
EventLoop是JavaScript运行时的一个重要组成部分。它负责管理事件和消息。EventLoop不断地轮询事件队列和消息队列，当发现有事件或消息时，它就会将它们派发给相应的处理函数。
事件队列存储着需要被处理的事件。事件可以由用户交互（如点击、滚动等）、定时器、网络请求等触发。
消息队列存储着需要被处理的消息。消息可以由其他线程或进程发送给JavaScript运行时。
EventLoop的执行过程如下：
- 检查事件队列中是否有事件。
- 如果有事件，则将事件派发给相应的处理函数。
- 检查消息队列中是否有消息。
- 如果有消息，则将消息派发给相应的处理函数。
- 重复步骤1-4。
第五章：栈和队列
栈和队列都是数据结构。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，这意味着后压入栈的元素会先弹出。队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，这意味着先进入队列的元素会先弹出。
在JavaScript中，执行栈是一个栈，它存储着正在执行的函数。消息队列是一个队列，它存储着需要被处理的消息。
第六章：消息队列
消息队列是EventLoop的一个重要组成部分。它存储着需要被处理的消息。消息可以由其他线程或进程发送给JavaScript运行时。
消息队列是一个队列，这意味着先进入队列的消息会先被处理。当EventLoop发现消息队列中有消息时，它会将消息派发给相应的处理函数。
第七章：宏任务与微任务
宏任务和微任务是两种不同的任务类型。宏任务是指需要被EventLoop处理的任务，而微任务是指不需要被EventLoop处理的任务。
宏任务包括：
- 脚本
- setTimeout()
- setInterval()
- I/O操作
微任务包括：
- Promise
- MutationObserver
- setImmediate()
宏任务和微任务的执行顺序如下：
- 执行所有宏任务。
- 执行所有微任务。
- 重复步骤1和2，直到所有宏任务和微任务都执行完毕。
第八章：EventLoop的执行顺序
EventLoop的执行顺序如下：
- 检查事件队列中是否有事件。
- 如果有事件，则将事件派发给相应的处理函数。
- 检查消息队列中是否有消息。
- 如果有消息，则将消息派发给相应的处理函数。
- 执行所有微任务。
- 重复步骤1-5，直到所有事件、消息和微任务都执行完毕。
结语
JavaScript的异步编程模型非常强大，它可以使我们编写出更加高效的代码。本文介绍了JS异步编程的概念、EventLoop、事件轮询和消息队列等相关知识，希望能够帮助读者深入理解JS异步编程的原理和应用。
