單線程的Javascript

JavaScript是一種單線程語(yǔ)言，它主要用來(lái)與用戶互動(dòng)，以及操作DOM。多線程需要共享資源、且有可能修改彼此的運(yùn)行結(jié)果，且存在上下文切換。

在 JS 運(yùn)行的時(shí)候可能會(huì)阻止 UI 渲染，這說(shuō)明兩個(gè)線程是互斥的。這是因?yàn)?JS 可以修改 DOM，如果在 JS 執(zhí)行的時(shí)候 UI 線程還在工作，就可能導(dǎo)致不能安全的渲染 UI。

JS 是單線程運(yùn)行的，可以達(dá)到節(jié)省內(nèi)存，節(jié)約上下文切換時(shí)間。

為了利用多核CPU的計(jì)算能力，HTML5提出Web Worker標(biāo)準(zhǔn)，允許JavaScript腳本創(chuàng)建多個(gè)線程，但是子線程完全受主線程控制，且不得操作DOM。

單線程的同步等待極大影響效率，任務(wù)不得不一個(gè)一個(gè)等待執(zhí)行，對(duì)于網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用是無(wú)法接受的。所以Javascript使用事件循環(huán)機(jī)制來(lái)解決異步任務(wù)的問(wèn)題。

同步 vs 異步 宏任務(wù) vs 微任務(wù)

首先了解下同步和異步的區(qū)別：

• 同步：在一個(gè)函數(shù)返回的時(shí)候，調(diào)用者就能夠得到預(yù)期結(jié)果。
• 同步任務(wù)：在主線程上排隊(duì)執(zhí)行的任務(wù)，只有前一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個(gè)任務(wù)。
• 異步：在函數(shù)返回的時(shí)候，調(diào)用者還不能夠得到預(yù)期結(jié)果，而是需要在將來(lái)通過(guò)一定的手段得到。
• 異步任務(wù)：不進(jìn)入主線程、而放在"任務(wù)隊(duì)列"中的任務(wù)，若有多個(gè)異步任務(wù)，則需排隊(duì)等待進(jìn)入主線程執(zhí)行棧中被執(zhí)行。

任務(wù)隊(duì)列其實(shí)不止一種，根據(jù)任務(wù)種類的不同，可以分為微任務(wù)（micro task）隊(duì)列和宏任務(wù)（macro task）隊(duì)列。常見的任務(wù)如下：

• 宏任務(wù)：script(整體代碼)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 交互事件、setImmediate；需要特定的異步線程去執(zhí)行，有明確的異步任務(wù)去執(zhí)行，有回調(diào)。
• 微任務(wù)：Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 環(huán)境，會(huì)先于其他微任務(wù)執(zhí)行)；不需要特定的異步線程去執(zhí)行，沒(méi)有明確的異步任務(wù)去執(zhí)行，只有回調(diào)。

一次 Eventloop 循環(huán)會(huì)處理一個(gè)宏任務(wù)和所有這次循環(huán)中產(chǎn)生的微任務(wù)。 執(zhí)行順序如下圖：

第一個(gè)例子：

var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);    
req.onload = function (){};    
req.onerror = function (){};    
req.send();
//等同于
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload = function (){};    
req.onerror = function (){};

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(gè)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(huì)去讀取"任務(wù)隊(duì)列"。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(wú)關(guān)緊要，因?yàn)樗鼈儗儆趫?zhí)行棧的一部分，系統(tǒng)總是執(zhí)行完它們，才會(huì)去讀取"任務(wù)隊(duì)列"。

第二個(gè)例子：

console.log('1 第一次循環(huán) 開始執(zhí)行');
setTimeout(function () {
    console.log('2 第二次循環(huán) 開始執(zhí)行');
    new Promise(function (resolve) {
        console.log('3 第二次循環(huán) 宏任務(wù)結(jié)束');
        resolve();
    }).then(function () {
        console.log('4 第二次循環(huán) 微任務(wù)執(zhí)行')
    })
}, 0)
new Promise(function (resolve) {
    console.log('5 第一次循環(huán) 宏任務(wù)結(jié)束');
    resolve();
}).then(function () {
    console.log('6 第一次循環(huán) 微任務(wù)執(zhí)行')
})

setTimeout(function () {
    console.log('7 第三次循環(huán) 開始執(zhí)行');

    new Promise(function (resolve) {
        console.log('8 第三次循環(huán) 宏任務(wù)結(jié)束');
        resolve();
    }).then(function () {
        console.log('9 第三次循環(huán) 微任務(wù)執(zhí)行')
    })
}, 0)

/*
結(jié)果
1 第一次循環(huán) 開始執(zhí)行
5 第一次循環(huán) 宏任務(wù)結(jié)束
6 第一次循環(huán) 微任務(wù)執(zhí)行
2 第二次循環(huán) 開始執(zhí)行
3 第二次循環(huán) 宏任務(wù)結(jié)束
4 第二次循環(huán) 微任務(wù)執(zhí)行
7 第三次循環(huán) 開始執(zhí)行
8 第三次循環(huán) 宏任務(wù)結(jié)束
9 第三次循環(huán) 微任務(wù)執(zhí)行
*/

定時(shí)器

定時(shí)器功能主要由setTimeout()和setInterval()這兩個(gè)函數(shù)來(lái)完成，它們的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)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。

如果將setTimeout()的第二個(gè)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)。主線程盡可能早得執(zhí)行，但是沒(méi)有辦法保證回調(diào)函數(shù)一定會(huì)在setTimeout()指定的時(shí)間執(zhí)行，因?yàn)楸仨毜鹊疆?dāng)前代碼（執(zhí)行棧）執(zhí)行完，主線程才會(huì)去執(zhí)行它指定的回調(diào)函數(shù)。所以單線程無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的異步，因?yàn)檫€是存在阻塞。

HTML5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了setTimeout()的第二個(gè)參數(shù)的最小值（最短間隔），不得低于4毫秒，如果低于這個(gè)值，就會(huì)自動(dòng)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(duì)于那些DOM的變動(dòng)（尤其是涉及頁(yè)面重新渲染的部分），通常不會(huì)立即執(zhí)行，而是每16毫秒執(zhí)行一次。

這時(shí)使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。

在Node.js環(huán)境下，還提供了另外兩個(gè)方法：

• process.nextTick方法可以在當(dāng)前"執(zhí)行棧"的尾部，下一次Event Loop之前，觸發(fā)回調(diào)函數(shù)。也就是說(shuō)，它指定的任務(wù)總是在本次"事件循環(huán)"觸發(fā)，發(fā)生在所有異步任務(wù)之前，同時(shí)也是在所有微任務(wù)之前執(zhí)行。
• setImmediate方法則是在當(dāng)前"任務(wù)隊(duì)列"的尾部添加事件，也就是說(shuō)，它指定的任務(wù)總是在之后的Event Loop執(zhí)行，這與setTimeout(fn, 0)很像。

多個(gè)process.nextTick?語(yǔ)句總是在當(dāng)前"執(zhí)行棧"一次執(zhí)行完，多個(gè)setImmediate則可能需要多次loop才能執(zhí)行完。

To Be Continued

Node.js使用V8作為js的解析引擎，而I/O處理方面使用了自己設(shè)計(jì)的libuv，libuv是一個(gè)基于事件驅(qū)動(dòng)的跨平臺(tái)抽象層，封裝了不同操作系統(tǒng)一些底層特性，對(duì)外提供統(tǒng)一的API，事件循環(huán)機(jī)制也是它里面的實(shí)現(xiàn)的。（在Python中，uvloop，一個(gè)完整的asyncio事件循環(huán)的替代品，也是建立在libuv基礎(chǔ)之上，是由Cython編寫而成。）這個(gè)機(jī)制和瀏覽器中Javascript的事件循環(huán)機(jī)制是不太一樣的。

以上就是深入了解Javascript的事件循環(huán)機(jī)制的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Javascript事件循環(huán)機(jī)制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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