异步函数执行顺序问题

大家做笔试题的时候一定遇到过判断异步函数执行顺序的题目，包含setTimeout，setInterval，Promise，Async等等，来一道基础题，抛砖引玉一下：

for (var i = 1;i < 6;i ++) {
  setTimeout(function fn() {
      console.log(i)
  },i * 1000)
}

对于萌新来说，发现在控制台打印的是连续的5个6可能会大吃一惊，老鸟可能会知道正确答案，然后说这个用闭包（即IIFE）解决或者用es6的局部变量就可以解决了（当然还有其他很多方法，我们最后再总结），但具体为什么会产生这样的情况，大多数人都说不清楚。

for (var i = 1;i < 6;i ++) { // 闭包
  (function(arg){
    setTimeout(function fn() {
        console.log(arg)
    },arg * 1000)
   })(i);//调用时参数
} 

for (let i = 1;i < 6;i ++) { // es6
  setTimeout(function fn() {
      console.log(i)
  },i * 1000)
}

导致这个问题的原因还得从JavaScript的底层性质说起，总所周知JavaScript的一大特点就是单线程，那我们是如何处理多线程和异步的情况呢？利用的就是任务队列这一思想，学过node都知道的事件循环机制。

任务队列

任务队列

在JavaScript中我们拥有两个任务队列，分别为宏任务队列（macro-task）和微任务队列（micro-task），新标准中又被称为 task 与 jobs。

宏任务	微任务
script(整体代码)	process.nextTick（只在node环境中可用）
XHR回调/Async	Promise.then
事件回调（鼠标键盘事件）	Object.observe(已废弃)
setImmediate（只在node环境中可用）	MutationObserver(html5新特性，dom变动观察器)
setTimeout	-
setInterval	-
I/O	-
UI rendering	-

process.nextTick() 指在当前"执行栈"的尾部之后，下一次Event Loop（主线程读取"任务队列"）之前 ，触发process指定的回调函数。也就是说，它指定的任务总是发生在所有异步任务之前，当前主线程的末尾。（nextTick虽然也会异步执行，但是不会给其他io事件执行的任何机会）

整个事件循环是从整体代码执行为第一个宏任务开始的，然后再执行其中的微任务，完成第一次循环，再找到接下来的宏任务执行，再执行其微任务，这样一层层的循环直到执行完毕。

接下来我们分析一下上面那道问题，首先执行第一次宏任务，也就是 for 循环，执行5遍，分别得到：

setTimeout(function fn() {
      console.log(i)  // 异步里面的函数是未执行状态，所以i是现在是不确定的
  },1000);

setTimeout(function fn() {
      console.log(i)
  },2000)

... // 5个待执行函数

上诉五个待执行函数将排进宏队列中，第一遍宏队列执行完毕，由于没有微队列，我们接下来继续执行其宏队列。

一秒后，将执行第一次 console.log(i) ，根据JavaScript中作用域的定义，首先我们会在当前执行作用域寻找 i 的值，发现不存在，这时候向上寻找在全局作用域中，我们找到了 i 这时候 i 已经是6了，所以控制台将打印出6，后续相同，隔一秒打印出一个6。

现在明白了为什么会出现5个6了吧，也应该明白了，为什么能通过闭包解决这个问题，因为相当于给每个宏任务都添加上 i 的值，就不需要向上查找全局的 i 了。

拓展

我们根据上表来做做练习，看看你是否真的掌握了。

// 请判断下列代码的执行顺序
console.log("start");

// 因为setImmediate只在node环境中可用，所以这里用setTimeout（0）代替
setTimeout(function() {
  console.log("setImmediate");
}, 0);

setTimeout(function() {
  console.log("timeout1");
  new Promise(function(resolve) {
    resolve();
    console.log("timeout1_promise");
  }).then(function() {
    console.log("timeout1_then");
  });
}, 2000);

for (var i = 1; i < 6; i++) {
  setTimeout(function() {
    console.log("loop" + i);
  }, i * 1000);
  console.log(i);
}

function xhr() {
  // 用async模拟XHR
  console.log("xhr");
  return "async";
}

async function asyncFn() {
  // 用async模拟
  const tag = await xhr();
  return tag;
}

asyncFn().then(arg => console.log(arg));

new Promise(function(resolve) {
  console.log("promise1");
  reject();
}).catch(function() {
  console.log("catch1");
});

setTimeout(function() {
  console.log("timeout2");
  new Promise(function(resolve) {
    console.log("timeout2_promise");
    resolve();
  }).then(function() {
    console.log("timeout2_then");
  });
}, 1000);

先自己默默地做一下，再对比控制台中的输出，错了不要紧，我们一步步来看：

第一次事件循环

进入宏任务队列	调用栈执行	进入微任务队列
-	console.log("start")	-
setImmediate	-	-
timeout1	-	-
setTimeout(i) * 6	-	-
-	console.log(1) ... console.log(5)	-
-	console.log("xhr")	async.then()
-	console.log("promise1")	promise1.catch
timeout2	-	-
等待第二次事件循环开始	执行微任	微任务队列开始
-	asyncFn().then()挂起	-
-	console.log("catch1")	-
-	console.log(async)	-

这时候控制台将输出：start，1,2,3,4,5,xhr,promise1,catch1,async；
解释一下，async为Generator 函数的语法糖（es6新特性），它是一个状态机，封装了多个内部状态，与一般的异步不太一样，虽然都是同时执行微任务，但它会有一个挂起，再.next()的过程，会延迟一点。

第二次事件循环

进入宏任务队列	调用栈执行	进入微任务队列
-	console.log("setImmediate")	-
-	console.log("loop6")	-
-	console.log("timeout2")	-
-	console.log("timeout2_promise")	timeout2.then()
-	console.log("timeout2_then")	-
-	console.log("timeout1")	-
-	console.log("timeout1_promise")	timeout1.then()
-	console.log("timeout1_then")	-
-	console.log("loop6")*4	-

这时候控制台将输出：setImmediate，loop6,timeout2,timeout2_promise,timeout2_then,timeout1,timeout1_promise,timeout1_then,loop6,loop6,loop6,loop6；

附：

下面再给出一开始for循环i问题的其他方法

// 利用setTimeout的第三个参数
for (var i=1; i<6; i++) {
  setTimeout( function fn(i) {
    console.log(i);    
   }, i*1000,i );
}

// 利用bind函数
for (var i=1; i<6; i++) {
  setTimeout( function fn(i) {
    console.log(i);
  }.bind(null,i), i*1000 );
}