單線程的Javascript

JavaScript是一種單線程語言，它主要用來與用戶互動，以及操作DOM。多線程需要共享資源、且有可能修改彼此的運行結果，且存在上下文切換。

在 JS 運行的時候可能會阻止 UI 渲染，這說明兩個線程是互斥的。這是因為 JS 可以修改 DOM，如果在 JS 執(zhí)行的時候 UI 線程還在工作，就可能導致不能安全的渲染 UI。

JS 是單線程運行的，可以達到節(jié)省內(nèi)存，節(jié)約上下文切換時間。

為了利用多核CPU的計算能力，HTML5提出Web Worker標準，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。

單線程的同步等待極大影響效率，任務不得不一個一個等待執(zhí)行，對于網(wǎng)頁應用是無法接受的。所以Javascript使用事件循環(huán)機制來解決異步任務的問題。

同步 vs 異步 宏任務 vs 微任務

首先了解下同步和異步的區(qū)別：

• 同步：在一個函數(shù)返回的時候，調(diào)用者就能夠得到預期結果。
• 同步任務：在主線程上排隊執(zhí)行的任務，只有前一個任務執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個任務。
• 異步：在函數(shù)返回的時候，調(diào)用者還不能夠得到預期結果，而是需要在將來通過一定的手段得到。
• 異步任務：不進入主線程、而放在"任務隊列"中的任務，若有多個異步任務，則需排隊等待進入主線程執(zhí)行棧中被執(zhí)行。

任務隊列其實不止一種，根據(jù)任務種類的不同，可以分為微任務（micro task）隊列和宏任務（macro task）隊列。常見的任務如下：

• 宏任務：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，有明確的異步任務去執(zhí)行，有回調(diào)。
• 微任務：Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 環(huán)境，會先于其他微任務執(zhí)行)；不需要特定的異步線程去執(zhí)行，沒有明確的異步任務去執(zhí)行，只有回調(diào)。

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

第一個例子：

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操作向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)，它是一個異步任務，意味著只有當前腳本的所有代碼執(zhí)行完，系統(tǒng)才會去讀取"任務隊列"。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關緊要，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"任務隊列"。

第二個例子：

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) 宏任務結束');
        resolve();
    }).then(function () {
        console.log('4 第二次循環(huán) 微任務執(zhí)行')
    })
}, 0)
new Promise(function (resolve) {
    console.log('5 第一次循環(huán) 宏任務結束');
    resolve();
}).then(function () {
    console.log('6 第一次循環(huán) 微任務執(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) 宏任務結束');
        resolve();
    }).then(function () {
        console.log('9 第三次循環(huán) 微任務執(zhí)行')
    })
}, 0)

/*
結果
1 第一次循環(huán) 開始執(zhí)行
5 第一次循環(huán) 宏任務結束
6 第一次循環(huán) 微任務執(zhí)行
2 第二次循環(huán) 開始執(zhí)行
3 第二次循環(huán) 宏任務結束
4 第二次循環(huán) 微任務執(zhí)行
7 第三次循環(huán) 開始執(zhí)行
8 第三次循環(huán) 宏任務結束
9 第三次循環(huán) 微任務執(zhí)行
*/

定時器

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，后者則為反復執(zhí)行。

如果將setTimeout()的第二個參數(shù)設為0，就表示當前代碼執(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，但是沒有辦法保證回調(diào)函數(shù)一定會在setTimeout()指定的時間執(zhí)行，因為必須等到當前代碼（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)。所以單線程無法實現(xiàn)真正的異步，因為還是存在阻塞。

HTML5標準規(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()。

在Node.js環(huán)境下，還提供了另外兩個方法：

• process.nextTick方法可以在當前"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，它指定的任務總是在本次"事件循環(huán)"觸發(fā)，發(fā)生在所有異步任務之前，同時也是在所有微任務之前執(zhí)行。
• setImmediate方法則是在當前"任務隊列"的尾部添加事件，也就是說，它指定的任務總是在之后的Event Loop執(zhí)行，這與setTimeout(fn, 0)很像。

多個process.nextTick?語句總是在當前"執(zhí)行棧"一次執(zhí)行完，多個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計的libuv，libuv是一個基于事件驅動的跨平臺抽象層，封裝了不同操作系統(tǒng)一些底層特性，對外提供統(tǒng)一的API，事件循環(huán)機制也是它里面的實現(xiàn)的。（在Python中，uvloop，一個完整的asyncio事件循環(huán)的替代品，也是建立在libuv基礎之上，是由Cython編寫而成。）這個機制和瀏覽器中Javascript的事件循環(huán)機制是不太一樣的。

以上就是深入了解Javascript的事件循環(huán)機制的詳細內(nèi)容，更多關于Javascript事件循環(huán)機制的資料請關注腳本之家其它相關文章！