JS程序执行与顺序实现详解

JS是一门单线程语言，指在一个时间只执行一个任务。虽然JS是单线程语言，但是它可以利用事件循环和回调实现异步编程。

1. JS代码的执行顺序

JS代码是从上往下一行一行执行的，但是在执行JS代码时，遇到如下情况就会把当前任务挂起，去执行其他任务：

1. 等待Web API返回结果，例如：发起Ajax请求等。
2. 等待定时器。
3. 等待事件发生。

1.1 Web API的异步处理

当执行代码中遇到Web API时，JS并不会一直等待Web API的完成，而是先将代码执行完毕，然后将Web API相关的回调函数加入异步队列中排队等待Web API返回结果，待结果返回后，JS引擎从异步队列中读取相应回调函数。

示例：

console.log('start');
setTimeout(function() {
  console.log('callback');
}, 1000);
console.log('end');

该示例中，先输出“start”，实际上是同步任务。接着执行定时器，将回调函数异步添加到任务队列中，然后输出“end”。但是需要等待1秒后，从异步队列中读取回调函数，输出“callback”。

1.2 Promise的异步处理

Promise是JS提供的异步编程的解决方案，ES6中的新特性。Promise可以将异步代码封装成Promise对象，实现更为优雅的异步代码的书写。

示例：

console.log('start');
new Promise((resolve, reject) => {
  console.log('promise start');
  setTimeout(() => {
    resolve('promise callback');
  }, 1000);
}).then((res) => {
  console.log('promise then:', res);
});
console.log('end');

该示例中，Promise的执行流程：

1. 首先输出“start”，接着执行Promise构造函数中的代码，输出“promise start”。
2. 调用setTimeout函数，将回调函数异步加入任务队列，会异步执行回调函数。
3. 输出“end”。
4. 等待1秒后，从异步队列中读取回调函数，resolve Promise，将Promise对象标记为fulfill状态，同时执行then方法中的回调函数，输出“promise then:promise callback”。

1.3 await/async

async/await是ES8中的特性，比Promise更为优雅，在异步编程中经常被使用。async/await的实现原理就是Promise。

示例：

console.log('start');

function promise() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    console.log('promise start');
    setTimeout(() => {
      resolve('promise callback');
    }, 1000);
  });
}

async function asyncFunction() {
  let res = await promise();
  console.log('async function:', res);
}

asyncFunction();

console.log('end');

该示例中，async/await的执行流程：

1. 首先输出“start”，接着执行promise函数中的代码，输出“promise start”。
2. 调用setTimeout函数，将回调函数异步加入任务队列，会异步执行回调函数。
3. 输出“end”。
4. 等待1秒后，从异步队列中读取回调函数，resolve Promise，将Promise对象标记为fulfill状态。
5. await promise()执行完毕后，执行async函数中的后续代码，输出“async function:promise callback”。

2. JS事件循环机制

JS的事件循环机制是负责读取异步队列中的回调函数，并在合适的时间将其加入调用栈中，执行回调函数。

2.1 微任务

微任务包含Promise回调函数、Node.js中的process.nextTick函数以及MutationObserver回调函数等，微任务中的回调函数执行速度比较快。

示例：

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('promise callback 1');
}).then(() => {
  console.log('promise callback 2');
});

process.nextTick(() => {
  console.log('process.nextTick callback');
});

console.log('start');

该示例中，输出顺序为：

1. start
2. process.nextTick callback
3. promise callback 1
4. promise callback 2

2.2 宏任务

宏任务包含定时器回调函数、事件回调函数等，宏任务执行速度较慢。

示例：

console.log('start');

setTimeout(() => {
  console.log('setTimout callback');
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('promise callback 1');
}).then(() => {
  console.log('promise callback 2');
});

console.log('end');

该示例中，输出顺序为：

1. start
2. end
3. promise callback 1
4. promise callback 2
5. setTimout callback

3. JS代码执行顺序的总结

JS代码执行时：

1. 如果遇到异步操作，则将回调函数加入异步队列中。
2. 当同步代码执行完毕后，调用栈为空，JS引擎会读取异步队列中的回调函数，按照事件循环机制的规则取出执行。
3. 执行完毕后，再次读取异步队列中的回调函数，如此反复，直到异步队列为空。

注意：代码的执行顺序不是绝对的，各种环境的实现可能会有所不同。

4. 小结

JS的异步执行需要遵守事件循环机制，异步操作将会加入异步队列，在适当的时间由任务队列中的事件循环机制调用栈中执行。虽然JS是单线程执行，但异步编程使代码的执行更为优雅和高效。