常见异步笔试题，请写出代码的运行结果

柔光的暖阳◎ 2022-11-12 11:55 169阅读 0赞

面试官也在看的前端面试资料

#### 从一道题浅说 JavaScript 的事件循环 ####

**注：本篇文章运行环境为当前最新版本的谷歌浏览器（72.0.3626.109）**

最近看到这样一道有关事件循环的前端面试题：

//请写出输出内容
    async function async1() {
        console.log('async1 start');
        await async2();
        console.log('async1 end');
    }
    async function async2() {
     console.log('async2');
    }
    
    console.log('script start');
    
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout');
    }, 0)
    
    async1();
    
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('promise1');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('promise2');
    });
    console.log('script end');
    
    
    /*
    script start
    async1 start
    async2
    promise1
    script end
    async1 end
    promise2
    setTimeout
    */

这道题主要考察的是事件循环中函数执行顺序的问题，其中包括`async` ，`await`，`setTimeout`，`Promise`函数。下面来说一下本题中涉及到的知识点。

## 任务队列 ##

首先我们需要明白以下几件事情：

*  JS分为同步任务和异步任务
 *  同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
 *  主线程之外，事件触发线程管理着一个任务队列，只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。
 *  一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕（此时JS引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中，开始执行。

根据规范，事件循环是通过任务队列的机制来进行协调的。一个 Event Loop 中，可以有一个或者多个任务队列(task queue)，一个任务队列便是一系列有序任务(task)的集合；**每个任务都有一个任务源(task source)，源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列，从不同源来的则被添加到不同队列。** setTimeout/Promise 等API便是任务源，而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。

![18aa25ad3ee4fc94879bd5eace69f8ba.png][] 任务队列

## 宏任务 ##

(macro)task（又称之为宏任务），可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）。

浏览器为了能够使得JS内部(macro)task与DOM任务能够有序的执行，**会在一个(macro)task执行结束后，在下一个(macro)task 执行开始前，对页面进行重新渲染**，流程如下：

(macro)task->渲染->(macro)task->...

(macro)task主要包含：script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)

## 微任务 ##

microtask（又称为微任务），**可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务**。也就是说，在当前task任务后，下一个task之前，在渲染之前。

所以它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染。也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的所有microtask都执行完毕（在渲染前）。

microtask主要包含：Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

## 运行机制 ##

在事件循环中，每进行一次循环操作称为 tick，每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的，但关键步骤如下：

*  执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）
 *  执行过程中如果遇到微任务，就将它添加到微任务的任务队列中
 *  宏任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有微任务（依次执行）
 *  当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染
 *  渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）

流程图如下：

![7d873c1a0042d97fb830ca39e8a3595c.png][] mark

## Promise和async中的立即执行 ##

我们知道Promise中的异步体现在`then`和`catch`中，所以写在Promise中的代码是被当做同步任务立即执行的。而在async/await中，在出现await出现之前，其中的代码也是立即执行的。那么出现了await时候发生了什么呢？

## await做了什么 ##

从字面意思上看await就是等待，await 等待的是一个表达式，这个表达式的返回值可以是一个promise对象也可以是其他值。

很多人以为await会一直等待之后的表达式执行完之后才会继续执行后面的代码，**实际上await是一个让出线程的标志。await后面的表达式会先执行一遍，将await后面的代码加入到microtask中，然后就会跳出整个async函数来执行后面的代码。**

这里感谢@chenjigeng的纠正：

由于因为async await 本身就是promise+generator的语法糖。所以await后面的代码是microtask。所以对于本题中的

async function async1() {
     console.log('async1 start');
     await async2();
     console.log('async1 end');
    }

等价于

async function async1() {
     console.log('async1 start');
     Promise.resolve(async2()).then(() => {
                    console.log('async1 end');
            })
    }

## 回到本题 ##

以上就本道题涉及到的所有相关知识点了，下面我们再回到这道题来一步一步看看怎么回事儿。

1.  首先，事件循环从宏任务(macrotask)队列开始，这个时候，宏任务队列中，只有一个script(整体代码)任务；当遇到任务源(task source)时，则会先分发任务到对应的任务队列中去。所以，上面例子的第一步执行如下图所示：
    
    ![8be330bcee2015660ef5d6403082cbd1.png][] img
2.  然后我们看到首先定义了两个async函数，接着往下看，然后遇到了 `console` 语句，直接输出 `script start`。输出之后，script 任务继续往下执行，遇到 `setTimeout`，其作为一个宏任务源，则会先将其任务分发到对应的队列中：
    
    ![fce546795a50e7e659580a1c79e494e5.png][] img
3.  script 任务继续往下执行，执行了async1()函数，前面讲过async函数中在await之前的代码是立即执行的，所以会立即输出`async1 start`。
    
    遇到了await时，会将await后面的表达式执行一遍，所以就紧接着输出`async2`，然后将await后面的代码也就是`console.log('async1 end')`加入到microtask中的Promise队列中，接着跳出async1函数来执行后面的代码。
    
    ![076e1f6119033a57e2713ae75da1a600.png][] img
4.  script任务继续往下执行，遇到Promise实例。由于Promise中的函数是立即执行的，而后续的 `.then` 则会被分发到 microtask 的 `Promise` 队列中去。所以会先输出 `promise1`，然后执行 `resolve`，将 `promise2` 分配到对应队列。
    
    ![528b111115dab48fa796aab7c16da2ea.png][] img
5.  script任务继续往下执行，最后只有一句输出了 `script end`，至此，全局任务就执行完毕了。
    
    根据上述，每次执行完一个宏任务之后，会去检查是否存在 Microtasks；如果有，则执行 Microtasks 直至清空 Microtask Queue。
    
    因而在script任务执行完毕之后，开始查找清空微任务队列。此时，微任务中， `Promise` 队列有的两个任务`async1 end`和`promise2`，因此按先后顺序输出 `async1 end，promise2`。当所有的 Microtasks 执行完毕之后，表示第一轮的循环就结束了。
6.  第二轮循环开始，这个时候就会跳回async1函数中执行后面的代码，然后遇到了同步任务 `console` 语句，直接输出 `async1 end`。这样第二轮的循环就结束了。（也可以理解为被加入到script任务队列中，所以会先与setTimeout队列执行）
7.  第二轮循环依旧从宏任务队列开始。此时宏任务中只有一个 `setTimeout`，取出直接输出即可，至此整个流程结束。

下面我会改变一下代码来加深印象。

## 变式一 ##

在第一个变式中我将async2中的函数也变成了Promise函数，代码如下：

async function async1() {
        console.log('async1 start');
        await async2();
        console.log('async1 end');
    }
    async function async2() {
        //async2做出如下更改：
        new Promise(function(resolve) {
        console.log('promise1');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('promise2');
        });
    }
    console.log('script start');
    
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout');
    }, 0)
    async1();
    
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('promise3');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('promise4');
    });
    
    console.log('script end');

可以先自己看看输出顺序会是什么，下面来公布结果：

script start
    async1 start
    promise1
    promise3
    script end
    promise2
    async1 end
    promise4
    setTimeout

在第一次macrotask执行完之后，也就是输出`script end`之后，会去清理所有microtask。所以会相继输出`promise2`，`async1 end` ，`promise4`，其余不再多说。

## 变式二 ##

在第二个变式中，我将async1中await后面的代码和async2的代码都改为异步的，代码如下：

async function async1() {
        console.log('async1 start');
        await async2();
        //更改如下：
        setTimeout(function() {
            console.log('setTimeout1')
        },0)
    }
    async function async2() {
        //更改如下：
     setTimeout(function() {
      console.log('setTimeout2')
     },0)
    }
    console.log('script start');
    
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout3');
    }, 0)
    async1();
    
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('promise1');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('promise2');
    });
    console.log('script end');

可以先自己看看输出顺序会是什么，下面来公布结果：

script start
    async1 start
    promise1
    script end
    promise2
    setTimeout3
    setTimeout2
    setTimeout1

在输出为`promise2`之后，接下来会按照加入setTimeout队列的顺序来依次输出，通过代码我们可以看到加入顺序为`3 2 1`，所以会按3，2，1的顺序来输出。

## 变式三 ##

变式三是我在一篇面经中看到的原题，整体来说大同小异，代码如下：

async function a1 () {
        console.log('a1 start')
        await a2()
        console.log('a1 end')
    }
    async function a2 () {
        console.log('a2')
    }
    
    console.log('script start')
    
    setTimeout(() => {
        console.log('setTimeout')
    }, 0)
    
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('promise1')
    })
    
    a1()
    
    let promise2 = new Promise((resolve) => {
        resolve('promise2.then')
        console.log('promise2')
    })
    
    promise2.then((res) => {
        console.log(res)
        Promise.resolve().then(() => {
            console.log('promise3')
        })
    })
    console.log('script end')

无非是在微任务那块儿做点文章，前面的内容如果你都看懂了的话这道题一定没问题的，结果如下：

script start
    a1 start
    a2
    promise2
    script end
    promise1
    a1 end
    promise2.then
    promise3
    setTimeout

## 参考文章 ##

*  从一道题浅说 JavaScript 的事件循环
 *  async/await 执行顺序详解

来源：https://muyiy.cn/question/

## 最后 ##

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