一、為什么JavaScript是單線程？
JavaScript語言的一大特點就是單線程，也就是說，同一個時間只能做一件事。那么，為什么JavaScript不能有多個線程呢？這樣能提高效率啊。
JavaScript的單線程，與它的用途有關(guān)。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(fù)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(nèi)容，另一個線程刪除了這個節(jié)點，這時瀏覽器應(yīng)該以哪個線程為準(zhǔn)？
所以，為了避免復(fù)雜性，從一誕生，JavaScript就是單線程，這已經(jīng)成了這門語言的核心特征，將來也不會改變。
為了利用多核CPU的計算能力，HTML5提出Web Worker標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)并沒有改變JavaScript單線程的本質(zhì)。
二、任務(wù)隊列
單線程就意味著，所有任務(wù)需要排隊，前一個任務(wù)結(jié)束，才會執(zhí)行后一個任務(wù)。如果前一個任務(wù)耗時很長，后一個任務(wù)就不得不一直等著。
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(shè)備（輸入輸出設(shè)備）很慢（比如Ajax操作從網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)），不得不等著結(jié)果出來，再往下執(zhí)行。
JavaScript語言的設(shè)計者意識到，這時主線程完全可以不管IO設(shè)備，掛起處于等待中的任務(wù)，先運行排在后面的任務(wù)。等到IO設(shè)備返回了結(jié)果，再回過頭，把掛起的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行下去。
于是，所有任務(wù)可以分成兩種，一種是同步任務(wù)（synchronous），另一種是異步任務(wù)（asynchronous）。同步任務(wù)指的是，在主線程上排隊執(zhí)行的任務(wù)，只有前一個任務(wù)執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個任務(wù)；異步任務(wù)指的是，不進入主線程、而進入"任務(wù)隊列"（task queue）的任務(wù)，只有"任務(wù)隊列"通知主線程，某個異步任務(wù)可以執(zhí)行了，該任務(wù)才會進入主線程執(zhí)行。
具體來說，異步執(zhí)行的運行機制如下。（同步執(zhí)行也是如此，因為它可以被視為沒有異步任務(wù)的異步執(zhí)行。）
（1）所有同步任務(wù)都在主線程上執(zhí)行，形成一個執(zhí)行棧（execution context stack）。
（2）主線程之外，還存在一個"任務(wù)隊列"（task queue）。只要異步任務(wù)有了運行結(jié)果，就在"任務(wù)隊列"之中放置一個事件。
（3）一旦"執(zhí)行棧"中的所有同步任務(wù)執(zhí)行完畢，系統(tǒng)就會讀取"任務(wù)隊列"，看看里面有哪些事件。那些對應(yīng)的異步任務(wù)，于是結(jié)束等待狀態(tài)，進入執(zhí)行棧，開始執(zhí)行。
（4）主線程不斷重復(fù)上面的第三步。
下圖就是主線程和任務(wù)隊列的示意圖。
只要主線程空了，就會去讀取"任務(wù)隊列"，這就是JavaScript的運行機制。這個過程會不斷重復(fù)。
三、事件和回調(diào)函數(shù)
"任務(wù)隊列"是一個事件的隊列（也可以理解成消息的隊列），IO設(shè)備完成一項任務(wù)，就在"任務(wù)隊列"中添加一個事件，表示相關(guān)的異步任務(wù)可以進入"執(zhí)行棧"了。主線程讀取"任務(wù)隊列"，就是讀取里面有哪些事件。
"任務(wù)隊列"中的事件，除了IO設(shè)備的事件以外，還包括一些用戶產(chǎn)生的事件（比如鼠標(biāo)點擊、頁面滾動等等）。只要指定過回調(diào)函數(shù)，這些事件發(fā)生時就會進入"任務(wù)隊列"，等待主線程讀取。
所謂"回調(diào)函數(shù)"（callback），就是那些會被主線程掛起來的代碼。異步任務(wù)必須指定回調(diào)函數(shù)，當(dāng)主線程開始執(zhí)行異步任務(wù)，就是執(zhí)行對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。
"任務(wù)隊列"是一個先進先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，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(wù)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
主線程從"任務(wù)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)）。
為了更好地理解Event Loop，請看下圖：
上圖中，主線程運行的時候，產(chǎn)生堆（heap）和棧（stack），棧中的代碼調(diào)用各種外部API，它們在"任務(wù)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(wù)隊列"，依次執(zhí)行那些事件所對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。
執(zhí)行棧中的代碼（同步任務(wù)），總是在讀取"任務(wù)隊列"（異步任務(wù)）之前執(zhí)行。請看下面這個例子。
varreq =new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);? ?
req.onload =function (){};? ?
req.onerror =function (){};? ?
req.send();
上面代碼中的req.send方法是Ajax操作向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，它是一個異步任務(wù)，意味著只有當(dāng)前腳本的所有代碼執(zhí)行完，系統(tǒng)才會去讀取"任務(wù)隊列"。所以，它與下面的寫法等價。
varreq =new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload =function (){};? ?
req.onerror =function(){};
也就是說，指定回調(diào)函數(shù)的部分（onload和onerror），在send()方法的前面或后面無關(guān)緊要，因為它們屬于執(zhí)行棧的一部分，系統(tǒng)總是執(zhí)行完它們，才會去讀取"任務(wù)隊列"。
五、定時器
除了放置異步任務(wù)的事件，"任務(wù)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。
定時器功能主要由setTimeout()和setInterval()這兩個函數(shù)來完成，它們的內(nèi)部運行機制完全一樣，區(qū)別在于前者指定的代碼是一次性執(zhí)行，后者則為反復(fù)執(zhí)行。以下主要討論setTimeout()。
setTimeout()接受兩個參數(shù)，第一個是回調(diào)函數(shù)，第二個是推遲執(zhí)行的毫秒數(shù)。
console.log(1);
setTimeout(function(){console.log(2);},1000);
console.log(3);
上面代碼的執(zhí)行結(jié)果是1，3，2，因為setTimeout()將第二行推遲到1000毫秒之后執(zhí)行。
如果將setTimeout()的第二個參數(shù)設(shè)為0，就表示當(dāng)前代碼執(zhí)行完（執(zhí)行棧清空）以后，立即執(zhí)行（0毫秒間隔）指定的回調(diào)函數(shù)。
setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);
上面代碼的執(zhí)行結(jié)果總是2，1，因為只有在執(zhí)行完第二行以后，系統(tǒng)才會去執(zhí)行"任務(wù)隊列"中的回調(diào)函數(shù)。
總之，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務(wù)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(wù)隊列"的尾部添加一個事件，因此要等到同步任務(wù)和"任務(wù)隊列"現(xiàn)有的事件都處理完，才會得到執(zhí)行。
HTML5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了setTimeout()的第二個參數(shù)的最小值（最短間隔），不得低于4毫秒，如果低于這個值，就會自動增加。在此之前，老版本的瀏覽器都將最短間隔設(shè)為10毫秒。另外，對于那些DOM的變動（尤其是涉及頁面重新渲染的部分），通常不會立即執(zhí)行，而是每16毫秒執(zhí)行一次。這時使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。
需要注意的是，setTimeout()只是將事件插入了"任務(wù)隊列"，必須等到當(dāng)前代碼（執(zhí)行棧）執(zhí)行完，主線程才會去執(zhí)行它指定的回調(diào)函數(shù)。要是當(dāng)前代碼耗時很長，有可能要等很久，所以并沒有辦法保證，回調(diào)函數(shù)一定會在setTimeout()指定的時間執(zhí)行。
六、promise于setTimeout
promise隊列優(yōu)先級高于setTimeout/setInterval，也就是說，promise的異步會先執(zhí)行，setTimeout/setInterval的后執(zhí)行；
執(zhí)行結(jié)果：?
promise的異步會先執(zhí)行，setTimeout/setInterval的后執(zhí)行 ；
setInterval會重復(fù)進入任務(wù)隊列，所以會不停的打印‘setInterval’字符串
追加：
七：event loop準(zhǔn)確劃分：
最近幾天一直在復(fù)習(xí)js之前記錄的面試題，把event loop又好好深度熟悉一遍。
之前我的理解就是：js是單線程事件執(zhí)行機制，事件分同步異步，主線程（執(zhí)行棧）和任務(wù)隊列，promise的執(zhí)行優(yōu)先級高于定時器（setTimeout&setInterval）。其實這個理解也沒錯，但是同步和異步在復(fù)雜邏輯的時候有時候是有些暈暈的，尤其遇到async/await的時候。比如下面這段代碼的執(zhí)行：
這是一道面試題。具體的分析參考8張圖幫你一步步看清 async/await 和 promise 的執(zhí)行順序
現(xiàn)在，就是覺得將event loop劃分的更細(xì)了，雖然有人劃分為主任務(wù)、 job queue和message queue,也有人劃分為宏任務(wù)和微任務(wù)。但都說明了event loop的詳細(xì)的執(zhí)行機制。
macro-task(宏任務(wù))：包括整體代碼script，setTimeout，setInterval
micro-task(微任務(wù))：Promise，process.nextTick
執(zhí)行機制：（如下圖）
1、程序進入主執(zhí)行棧（script標(biāo)簽內(nèi)代碼也屬宏任務(wù)），宏任務(wù)1隊列；
2、如遇setTimeout，setInterval，不用想，塞進下一個宏任務(wù)隊列，進入宏任務(wù)2隊列；
3、如遇Promise，process.nextTick進入本輪宏任務(wù)的微任務(wù)隊列中；
4、當(dāng)本輪宏任務(wù)執(zhí)行完畢后，會先去執(zhí)行本輪的微任務(wù)隊列去依次執(zhí)行微任務(wù)；
5、執(zhí)行完畢后，線程才會進入下一個宏任務(wù)隊列，進入宏任務(wù)2隊列，執(zhí)行任務(wù)（如定時器任務(wù)）；
6，若在執(zhí)行宏任務(wù)隊列時遇Promise，process.nextTick，放入本輪微任務(wù)隊列；
7、依次按4-6步驟執(zhí)行，若當(dāng)前等待的宏任務(wù)都執(zhí)行完畢，會再進行下一輪主線程宏任務(wù)的執(zhí)行，如此循環(huán)。
所以，綜上，即使定時器任務(wù)設(shè)定的定時時間為0秒，也不一定就代表0秒后會去執(zhí)行定時器中的任務(wù)，而是，本輪宏任務(wù)執(zhí)行完畢后，再加上執(zhí)行本輪微任務(wù)執(zhí)行完畢后，線程得以空閑下來，然后才會去接著執(zhí)行。
所以執(zhí)行setTimeout或者setInterval定時器時，需要?(1)定時時間 和 (2)主線程空閑 兩個條件同時滿足時，才會執(zhí)行。
追加的內(nèi)容參考自：
js 事件循環(huán)中的job queue和message queue
雖然上面兩篇文章兩種解釋理解起來差不多，但是我感覺還是宏任務(wù)微任務(wù)對于我而言，理解起來比較通俗易懂。
這個自己在學(xué)習(xí)過程中選擇自己認(rèn)為好理解容易掌握的方法就行。
八、轉(zhuǎn)載
轉(zhuǎn)載自：阮一峰博客《JavaScript 運行機制詳解：再談Event Loop》
