一、為什么JavaScript是單線程？js引擎線程
與它的用途有關。作為瀏覽器腳本語言，JavaScript的主要用途是與用戶互動，以及操作DOM。這決定了它只能是單線程，否則會帶來很復雜的同步問題。比如，假定JavaScript同時有兩個線程，一個線程在某個DOM節(jié)點上添加內容，另一個線程刪除了這個節(jié)點，這時瀏覽器應該以哪個線程為準？
為了利用多核CPU的計算能力，HTML5提出Web Worker標準，允許JavaScript腳本創(chuàng)建多個線程，但是子線程完全受主線程控制，且不得操作DOM。所以，這個新標準并沒有改變JavaScript單線程的本質
二、任務隊列
背景： 單線程就意味著，所有任務需要排隊，前一個任務結束，才會執(zhí)行后一個任務。如果排隊是因為計算量大，CPU忙不過來，倒也算了，但是很多時候CPU是閑著的，因為IO設備（輸入輸出設備）很慢（比如Ajax操作從網絡讀取數據），不得不等著結果出來，再往下執(zhí)行。JavaScript語言的設計者意識到，這時主線程完全可以不管IO設備，掛起處于等待中的任務，先運行排在后面的任務。等到IO設備返回了結果，再回過頭，把掛起的任務繼續(xù)執(zhí)行下去。
同步任務和異步任務：所有任務可以分成兩種，一種是同步任務（synchronous），另一種是異步任務（asynchronous）。同步任務指的是，在主線程上排隊執(zhí)行的任務，只有前一個任務執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個任務；異步任務指的是，不進入主線程、而進入"任務隊列"（task queue）的任務，只有"任務隊列"通知主線程，某個異步任務可以執(zhí)行了，該任務才會進入主線程執(zhí)行。
異步運行機制：
所有同步任務都在主線程上執(zhí)行，形成一個執(zhí)行棧（execution context stack）。
主線程之外，還存在一個"任務隊列"（task queue）。只要異步任務有了運行結果，就在"任務隊列"之中放置一個事件。
一旦"執(zhí)行棧"中的所有同步任務執(zhí)行完畢，系統就會讀取"任務隊列"，看看里面有哪些事件。那些對應的異步任務，于是結束等待狀態(tài)，進入執(zhí)行棧，開始執(zhí)行。
主線程不斷重復上面的第三步。
三、事件和回調函數
"任務隊列"是一個事件的隊列（也可以理解成消息的隊列），IO設備完成一項任務，就在"任務隊列"中添加一個事件，表示相關的異步任務可以進入"執(zhí)行棧"了。主線程讀取"任務隊列"，就是讀取里面有哪些事件。
"任務隊列"中的事件，除了IO設備的事件以外，還包括一些用戶產生的事件（比如鼠標點擊、頁面滾動等等）。只要指定過回調函數，這些事件發(fā)生時就會進入"任務隊列"，等待主線程讀取。
所謂"回調函數"（callback），就是那些會被主線程掛起來的代碼。異步任務必須指定回調函數，當主線程開始執(zhí)行異步任務，就是執(zhí)行對應的回調函數。
"任務隊列"是一個先進先出的數據結構，排在前面的事件，優(yōu)先被主線程讀取。主線程的讀取過程基本上是自動的，只要執(zhí)行棧一清空，"任務隊列"上第一位的事件就自動進入主線程。但是，由于存在后文提到的"定時器"功能，主線程首先要檢查一下執(zhí)行時間，某些事件只有到了規(guī)定的時間，才能返回主線程
四、Event Loop
定義：主線程從"任務隊列"中讀取事件，這個過程是循環(huán)不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop（事件循環(huán)）
主線程運行的時候，產生堆（heap）和棧（stack），棧中的代碼調用各種外部API，它們在"任務隊列"中加入各種事件（click，load，done）。只要棧中的代碼執(zhí)行完畢，主線程就會去讀取"任務隊列"，依次執(zhí)行那些事件所對應的回調函數。
五、定時器
除了放置異步任務的事件，"任務隊列"還可以放置定時事件，即指定某些代碼在多少時間之后執(zhí)行。這叫做"定時器"（timer）功能，也就是定時執(zhí)行的代碼。
總之，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務在主線程最早可得的空閑時間執(zhí)行，也就是說，盡可能早得執(zhí)行。它在"任務隊列"的尾部添加一個事件，因此要等到同步任務和"任務隊列"現有的事件都處理完，才會得到執(zhí)行。
六、Node.js的Event Loop
V8引擎解析JavaScript腳本。
解析后的代碼，調用Node API。
libuv庫負責Node API的執(zhí)行。它將不同的任務分配給不同的線程，形成一個Event Loop（事件循環(huán)），以異步的方式將任務的執(zhí)行結果返回給V8引擎。
V8引擎再將結果返回給用戶。
除了setTimeout和setInterval這兩個方法，Node.js還提供了另外兩個與"任務隊列"有關的方法：process.nextTick和setImmediate。它們可以幫助我們加深對"任務隊列"的理解。
process.nextTick方法可以在當前"執(zhí)行棧"的尾部----下一次Event Loop（主線程讀取"任務隊列"）之前----觸發(fā)回調函數。也就是說，它指定的任務總是發(fā)生在所有異步任務之前。setImmediate方法則是在當前"任務隊列"的尾部添加事件，也就是說，它指定的任務總是在下一次Event Loop時執(zhí)行，這與setTimeout(fn, 0)很像。請看下面的例子（via StackOverflow）。
process.nextTick(function A() {
console.log(1);
process.nextTick(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED
上面代碼中，由于process.nextTick方法指定的回調函數，總是在當前"執(zhí)行棧"的尾部觸發(fā)，所以不僅函數A比setTimeout指定的回調函數timeout先執(zhí)行，而且函數B也比timeout先執(zhí)行。這說明，如果有多個process.nextTick語句（不管它們是否嵌套），將全部在當前"執(zhí)行棧"執(zhí)行。
現在，再看setImmediate。
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);
上面代碼中，setImmediate與setTimeout(fn,0)各自添加了一個回調函數A和timeout，都是在下一次Event Loop觸發(fā)。那么，哪個回調函數先執(zhí)行呢？答案是不確定。運行結果可能是1--TIMEOUT FIRED--2，也可能是TIMEOUT FIRED--1--2。
令人困惑的是，Node.js文檔中稱，setImmediate指定的回調函數，總是排在setTimeout前面。實際上，這種情況只發(fā)生在遞歸調用的時候。
setImmediate(function (){
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);
});
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2
上面代碼中，setImmediate和setTimeout被封裝在一個setImmediate里面，它的運行結果總是1--TIMEOUT FIRED--2，這時函數A一定在timeout前面觸發(fā)。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面（即函數B在timeout后面觸發(fā)），是因為setImmediate總是將事件注冊到下一輪Event Loop，所以函數A和timeout是在同一輪Loop執(zhí)行，而函數B在下一輪Loop執(zhí)行。
我們由此得到了process.nextTick和setImmediate的一個重要區(qū)別：多個process.nextTick語句總是在當前"執(zhí)行棧"一次執(zhí)行完，多個setImmediate可能則需要多次loop才能執(zhí)行完。事實上，這正是Node.js 10.0版添加setImmediate方法的原因，否則像下面這樣的遞歸調用process.nextTick，將會沒完沒了，主線程根本不會去讀取"事件隊列"！
process.nextTick(function foo() {
process.nextTick(foo);
});
事實上，現在要是你寫出遞歸的process.nextTick，Node.js會拋出一個警告，要求你改成setImmediate。
另外，由于process.nextTick指定的回調函數是在本次"事件循環(huán)"觸發(fā)，而setImmediate指定的是在下次"事件循環(huán)"觸發(fā)，所以很顯然，前者總是比后者發(fā)生得早，而且執(zhí)行效率也高（因為不用檢查"任務隊列"）。
七、宏任務與微任務
宏任務（macrotask）
微任務（microtask）
誰發(fā)起的
宿主（Node、瀏覽器）
JS引擎
具體事件
- script (可以理解為外層同步代碼)
- setTimeout/setInterval
- UI rendering/UI事件
- postMessage，MessageChannel
- setImmediate，I/O（Node.js）
- Promise
- MutaionObserver
- Object.observe（已廢棄；Proxy 對象替代）
- process.nextTick（Node.js）
誰先運行
后運行
先運行
會觸發(fā)新一輪Tick嗎
會
不會
拓展 1：async和await是如何處理異步任務的？
簡單說，async是通過Promise包裝異步任務。
比如有如下代碼：
async function async1() {
await async2()
console.log('async1 end')
}
async function async2() {
console.log('async2 end')
}
async1()
改為ES5的寫法：
new Promise((resolve, reject) => {
// console.log('async2 end')
async2()
...
}).then(() => {
// 執(zhí)行async1()函數await之后的語句
console.log('async1 end')
})
當調用 async1 函數時，會馬上輸出 async2 end，并且函數返回一個 Promise，接下來在遇到 await的時候會就讓出線程開始執(zhí)行 async1 外的代碼（可以把 await 看成是讓出線程的標志）。
然后當同步代碼全部執(zhí)行完畢以后，就會去執(zhí)行所有的異步代碼，那么又會回到 await 的位置，去執(zhí)行 then 中的回調。
拓展 2：setTimeout，setImmediate誰先執(zhí)行？
setImmediate和process.nextTick為Node環(huán)境下常用的方法（IE11支持setImmediate），所以，后續(xù)的分析都基于Node宿主。
Node.js是運行在服務端的js，雖然用到也是V8引擎，但由于服務目的和環(huán)境不同，導致了它的API與原生JS有些區(qū)別，其Event Loop還要處理一些I/O，比如新的網絡連接等，所以與瀏覽器Event Loop不太一樣。
執(zhí)行順序如下：
timers: 執(zhí)行setTimeout和setInterval的回調
pending callbacks: 執(zhí)行延遲到下一個循環(huán)迭代的 I/O 回調
idle, prepare: 僅系統內部使用
poll: 檢索新的 I/O 事件;執(zhí)行與 I/O 相關的回調。事實上除了其他幾個階段處理的事情，其他幾乎所有的異步都在這個階段處理。
check: setImmediate在這里執(zhí)行
close callbacks: 一些關閉的回調函數，如：socket.on('close', ...)
一般來說，setImmediate會在setTimeout之前執(zhí)行，如下：
console.log('outer');
setTimeout(() => {
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout');
}, 0);
setImmediate(() => {
console.log('setImmediate');
});
}, 0);
其執(zhí)行順序為：
外層是一個setTimeout，所以執(zhí)行它的回調的時候已經在timers階段了
處理里面的setTimeout，因為本次循環(huán)的timers正在執(zhí)行，所以其回調其實加到了下個timers階段
處理里面的setImmediate，將它的回調加入check階段的隊列
外層timers階段執(zhí)行完，進入pending callbacks，idle, prepare，poll，這幾個隊列都是空的，所以繼續(xù)往下
到了check階段，發(fā)現了setImmediate的回調，拿出來執(zhí)行
然后是close callbacks，隊列是空的，跳過
又是timers階段，執(zhí)行console.log('setTimeout')
但是，如果當前執(zhí)行環(huán)境不是timers階段，就不一定了。。。。順便科普一下Node里面對setTimeout的特殊處理：setTimeout(fn, 0)會被強制改為setTimeout(fn, 1)。
看看下面的例子：
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout');
}, 0);
setImmediate(() => {
console.log('setImmediate');
});
其執(zhí)行順序為：
遇到setTimeout，雖然設置的是0毫秒觸發(fā)，但是被node.js強制改為1毫秒，塞入times階段
遇到setImmediate塞入check階段
同步代碼執(zhí)行完畢，進入Event Loop
先進入times階段，檢查當前時間過去了1毫秒沒有，如果過了1毫秒，滿足setTimeout條件，執(zhí)行回調，如果沒過1毫秒，跳過
跳過空的階段，進入check階段，執(zhí)行setImmediate回調
可見，1毫秒是個關鍵點，所以在上面的例子中，setImmediate不一定在setTimeout之前執(zhí)行了。
拓展 3：Promise，process.nextTick誰先執(zhí)行？
因為process.nextTick為Node環(huán)境下的方法，所以后續(xù)的分析依舊基于Node。
process.nextTick() 是一個特殊的異步API，其不屬于任何的Event Loop階段。事實上Node在遇到這個API時，Event Loop根本就不會繼續(xù)進行，會馬上停下來執(zhí)行process.nextTick()，這個執(zhí)行完后才會繼續(xù)Event Loop。
所以，nextTick和Promise同時出現時，肯定是nextTick先執(zhí)行，原因是nextTick的隊列比Promise隊列優(yōu)先級更高。
拓展 4：應用場景 - Vue中的vm.$nextTick
vm.$nextTick 接受一個回調函數作為參數，用于將回調延遲到下次DOM更新周期之后執(zhí)行。
這個API就是基于事件循環(huán)實現的。
“下次DOM更新周期”的意思就是下次微任務執(zhí)行時更新DOM，而vm.$nextTick就是將回調函數添加到微任務中（在特殊情況下會降級為宏任務）。
因為微任務優(yōu)先級太高，Vue 2.4版本之后，提供了強制使用宏任務的方法。
vm.$nextTick優(yōu)先使用Promise，創(chuàng)建微任務。
如果不支持Promise或者強制開啟宏任務，那么，會按照如下順序發(fā)起宏任務：
優(yōu)先檢測是否支持原生 setImmediate（這是一個高版本 IE 和 Edge 才支持的特性）
如果不支持，再去檢測是否支持原生的MessageChannel
如果也不支持的話就會降級為 setTimeout。
