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从Javascript单线程谈Event Loop

發(fā)布時(shí)間：2023/12/31 java 34 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了从Javascript单线程谈Event Loop 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

假如面試回答js的運(yùn)行機(jī)制時(shí)，你可能說出這么一段話：“Javascript的事件分同步任務(wù)和異步任務(wù)，遇到同步任務(wù)就放在執(zhí)行棧中執(zhí)行，而碰到異步任務(wù)就放到任務(wù)隊(duì)列之中，等到執(zhí)行棧執(zhí)行完畢之后再去執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列之中的事件。”但你能說出背后的原因嗎？

先理解相關(guān)概念

線程與進(jìn)程

進(jìn)程：是系統(tǒng)資源分配和調(diào)度的單元。一個(gè)運(yùn)行著的程序就對(duì)應(yīng)了一個(gè)進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程包括了運(yùn)行中的程序和程序所使用到的內(nèi)存和系統(tǒng)資源。

線程：線程是進(jìn)程下的執(zhí)行者，一個(gè)進(jìn)程至少會(huì)開啟一個(gè)線程（主線程），也可以開啟多個(gè)線程。

同步和異步

同步和異步關(guān)注的是：消息（結(jié)果）通信機(jī)制

同步：發(fā)出調(diào)用后，在沒有得到結(jié)果前，該調(diào)用不返回。但是一旦調(diào)用返回，就得到返回值

異步：發(fā)出調(diào)用后，調(diào)用直接返回，沒有返回結(jié)果。但結(jié)果由回調(diào)函數(shù)給出，至于什么時(shí)候給出，不知道。（這個(gè)回調(diào)函數(shù)肯定是在當(dāng)前js執(zhí)行完后才執(zhí)行）

阻塞與非阻塞

阻塞和非阻塞關(guān)注的是：程序在等待調(diào)用結(jié)果時(shí)的狀態(tài).

阻塞調(diào)用：調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程被掛起。調(diào)用線程只有在得到結(jié)果后才會(huì)返回。
非阻塞調(diào)用：在不能立刻得到結(jié)果之前，該調(diào)用不會(huì)阻塞當(dāng)前線程。

為什么JavaScript是單線程？

JavaScript是單線程，程序按照順序排列，前面的必須處理好，后面的才會(huì)執(zhí)行。JavaScript的設(shè)計(jì)初衷是作為瀏覽器腳本語言，主要是簡(jiǎn)單用戶交互、操作DOM等，所以這門語言要圍繞單線程來設(shè)計(jì)，否則出現(xiàn)復(fù)雜的同步問題。

由于JavaScript是單線程的，對(duì)于耗時(shí)的或者時(shí)間不確定的操作，我們可以使用異步編程，因?yàn)?span style="font-family:'宋體';">異步可以實(shí)現(xiàn)非阻塞操作。當(dāng)然也可以用HTML5標(biāo)準(zhǔn)的Web Worker。本文不作討論，詳細(xì)參考MDN文檔：點(diǎn)擊這里

既然js是單線程執(zhí)行的，那誰去輪詢大的任務(wù)隊(duì)列？這不矛盾了嗎？

Js的單線程與異步矛盾嗎？

不矛盾！！！首先記住這句話：Js執(zhí)行是單線程，但瀏覽器是多線程。

1）JS的單線程

一個(gè)瀏覽器進(jìn)程中只有一個(gè)JS的執(zhí)行線程，同一時(shí)刻內(nèi)只會(huì)有一段代碼在執(zhí)行

2）瀏覽器是多線程

查閱資料，有些文章也說是模塊，本文就以瀏覽器是多線程來說，它有以下常駐線程：

渲染引擎線程：負(fù)責(zé)頁面的渲染

JS引擎線程：負(fù)責(zé)JS的解析和執(zhí)行（本文說的主線程就指js引擎線程）

定時(shí)器觸發(fā)線程：處理定時(shí)事件，比如setTimeout, setInterval

事件觸發(fā)線程：處理DOM事件

異步http請(qǐng)求線程：處理http請(qǐng)求

? ? ? ? ......

瀏覽器是Js的使用場(chǎng)景，瀏覽器本身是典型的 GUI 工作線程（GUI 工作線程在絕大多數(shù)系統(tǒng)中都實(shí)現(xiàn)為事件處理，避免阻塞交互）。故瀏覽器是事件驅(qū)動(dòng)的（Event driven），瀏覽器中很多行為是異步，會(huì)創(chuàng)建事件并放入任務(wù)隊(duì)列中。

由于Javascript 是單線程，它需要借助異步完成耗時(shí)或者時(shí)間不確定的操作，這些操作由瀏覽器的其它線程執(zhí)行，這形成了異步事件驅(qū)動(dòng)。異步事件驅(qū)動(dòng)往往由瀏覽器的兩個(gè)或以上常駐線程共同完成的。例如ajax異步請(qǐng)求是由JS執(zhí)行線程和異步http請(qǐng)求線程，事件觸發(fā)線程共同完成的。

事件循環(huán)機(jī)制（Event Loop）

任務(wù)隊(duì)列（消息隊(duì)列）

任務(wù)隊(duì)列是一個(gè)先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)主線程執(zhí)行棧一清空，任務(wù)隊(duì)列的回調(diào)函數(shù)就自動(dòng)進(jìn)入主線程。任務(wù)分成兩種：

1、同步任務(wù)：在主線程上排隊(duì)執(zhí)行的任務(wù)。只有執(zhí)行完當(dāng)前任務(wù)，才能執(zhí)行后一個(gè)任務(wù)。

2、異步任務(wù)：該任務(wù)不進(jìn)入主線程、而進(jìn)入任務(wù)隊(duì)列。當(dāng)執(zhí)行棧清空后，才去執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)。

異步執(zhí)行的運(yùn)行機(jī)制

由于JavaScript只能一次執(zhí)行一段代碼（由于其單線程性質(zhì)），這些代碼塊中的每一個(gè)都“阻止”其他異步事件的進(jìn)度。這意味著當(dāng)異步事件發(fā)生時(shí)（如鼠標(biāo)點(diǎn)擊，定時(shí)器觸發(fā)或XMLHttpRequest完成），它將排隊(duì)等待稍后執(zhí)行（這種排隊(duì)實(shí)際發(fā)生的確定會(huì)因?yàn)g覽器到瀏覽器而異）。

1、所有同步任務(wù)都在主線程上執(zhí)行，形成一個(gè)執(zhí)行棧。

2、當(dāng)遇到異步任務(wù)時(shí)（IO設(shè)備操作等），就在任務(wù)隊(duì)列中添加一個(gè)事件，這個(gè)事件對(duì)應(yīng)著該異步任務(wù)的回調(diào)函數(shù)。

3、執(zhí)行棧中的所有同步任務(wù)執(zhí)行完畢，系統(tǒng)就會(huì)讀取任務(wù)隊(duì)列，進(jìn)入執(zhí)行棧，開始執(zhí)行。

4、主線程不斷重復(fù)第三步。這就形成了事件循環(huán)

結(jié)論：Javascript的事件分同步任務(wù)和異步任務(wù)，遇到同步任務(wù)就放在執(zhí)行棧中執(zhí)行，而碰到異步任務(wù)就放到任務(wù)隊(duì)列之中，等到執(zhí)行棧執(zhí)行完畢之后再去執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列之中的事件。

事件和回調(diào)函數(shù)的概念必要說明

工作線程：是本文對(duì)除了js引擎線程之外的其它線程的統(tǒng)稱
回調(diào)函數(shù)：在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)。這里指異步場(chǎng)景下為了非阻塞那些被主線程掛起來的代碼。
?主線程讀取任務(wù)隊(duì)列，就是讀取里面有哪些事件，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。

工作線程完成一項(xiàng)任務(wù)，就向任務(wù)隊(duì)列中添加一個(gè)事件。這里的完成任務(wù)是指完成操作（click、mouse、touch，ajax的數(shù)據(jù)完全請(qǐng)求回來......），并非指執(zhí)行它的回調(diào)函數(shù)

a.onclick = function () {console.log("roro") }

如上段代碼，僅是操作了click，但并沒有執(zhí)行回調(diào)函數(shù)打印roro

事件循環(huán)

事件循環(huán)是：主線程重復(fù)從任務(wù)隊(duì)列中取消息（事件），執(zhí)行對(duì)應(yīng)回調(diào)函數(shù)的過程。

上圖中，主線程運(yùn)行的時(shí)候，產(chǎn)生堆（heap）和棧（stack），棧中的代碼調(diào)用各種外部API，它們?cè)谌蝿?wù)隊(duì)列中加入各種事件（click，load，done）。只要執(zhí)行引擎棧棧中的代碼執(zhí)行完畢，主線程就會(huì)去讀取任務(wù)隊(duì)列，依次執(zhí)行那些事件所對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。

定時(shí)器

首先參考這篇外國人的文章：how-javascript-timers-work，定時(shí)器的執(zhí)行原理及細(xì)節(jié)。

setTimeout()怎么執(zhí)行？

setTimeout(function () {console.log('a'); }, 5000)

? ? ? ?Javascript執(zhí)行引擎（主線程）運(yùn)行的時(shí)候，產(chǎn)生堆和棧。程序中代碼依次進(jìn)入棧中等待執(zhí)行，當(dāng)調(diào)用setTimeout()方法時(shí)，在瀏覽器的定時(shí)器線程下處理延時(shí)方法，當(dāng)setTimeout方法執(zhí)行5秒后，到達(dá)觸發(fā)條件，方法被添加到用于回調(diào)的任務(wù)隊(duì)列。

? ? ? ?當(dāng)執(zhí)行引擎的執(zhí)行棧為空，執(zhí)行引擎開始輪詢檢查任務(wù)隊(duì)列是否有任務(wù)需要被執(zhí)行，當(dāng)檢查到已經(jīng)符合執(zhí)行條件的延時(shí)方法時(shí)，將延時(shí)方法console.log('a')壓入執(zhí)行棧，引擎發(fā)現(xiàn)調(diào)用了log()方法，于是又將log()方法入棧。然后對(duì)執(zhí)行棧依次出棧執(zhí)行，輸出‘a(chǎn)’，清空?qǐng)?zhí)行棧，整個(gè)執(zhí)行完畢。

setTimeout(fn，0)是立即執(zhí)行嗎？

在javascript權(quán)威指南中：當(dāng)setTimeout的延遲時(shí)間設(shè)置為0的時(shí)候，回調(diào)函數(shù)不會(huì)馬上執(zhí)行，而是進(jìn)入?事件隊(duì)列。

btn.onclick = function () {setTimeout(function () {console.log('a')}, 0); }

setTimeout(fn,0)的含義是：指定某個(gè)任務(wù)在主線程的空閑時(shí)間下，盡可能早地執(zhí)行。它被添加進(jìn)任務(wù)隊(duì)列，因此要等到同步任務(wù)和任務(wù)隊(duì)列中的前一個(gè)事件都處理完，才會(huì)執(zhí)行。

HTML5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了setTimeout()的第二個(gè)參數(shù)的最小值不得低于4ms，如果低于這個(gè)值，就會(huì)自動(dòng)增加。老版本的瀏覽器允許最短間隔設(shè)為10ms。詳細(xì)參考MDN文檔：最小延遲和超時(shí)嵌套

所以setTimeout(fn,0)并不是立即執(zhí)行。假若你想實(shí)現(xiàn)0ms 的timeout可以用?window.postMessage()，本文不作討論。

兩道經(jīng)典的面試題：

一）以下代碼輸出什么？

function foo() {console.log('a')setTimeout(function () {console.log('b');}, 500) }for (let i = 0; i < 10000; i++) {foo() }

執(zhí)行結(jié)果：首先全部輸出a，中間等待500ms，然后全部輸出b。上圖是個(gè)人理解，不恰當(dāng)?shù)牡胤秸?qǐng)指出！

二）ajax異步請(qǐng)求是否真的異步?

1、JS的執(zhí)行線程（主線程）發(fā)起異步請(qǐng)求，瀏覽器會(huì)開一條新的HTTP請(qǐng)求線程來執(zhí)行請(qǐng)求，繼續(xù)執(zhí)行棧中剩下的任務(wù)，

2、在新線程（HTTP請(qǐng)求線程）中，在執(zhí)行請(qǐng)求的同時(shí)，瀏覽器會(huì)正常處理其他任務(wù)的執(zhí)行。

3、在未來的某一時(shí)刻，當(dāng)數(shù)據(jù)完全請(qǐng)求回來以后，事件觸發(fā)線程監(jiān)視到之前發(fā)起的HTTP請(qǐng)求已完成，會(huì)將指定的回調(diào)函數(shù)放入任務(wù)隊(duì)列中。

4、當(dāng)瀏覽器執(zhí)行棧空閑時(shí)，去掃描任務(wù)隊(duì)列中的回調(diào)函數(shù)，依次壓入執(zhí)行棧中處理。

所以：ajax請(qǐng)求是異步。由瀏覽器新開一個(gè)線程請(qǐng)求，事件回調(diào)的時(shí)候放入Event loop任務(wù)隊(duì)列等候處理。詳細(xì)的例子，可以參考MDN文檔對(duì)ajax的描述：同步和異步

誤解：事件循環(huán)類似棧或隊(duì)列

這里順帶提一下：事件循環(huán)雖然涉及到類似隊(duì)列的結(jié)構(gòu)，并不是采用棧的方式處理任務(wù)。事件循環(huán)作為一個(gè)進(jìn)程被劃分為多個(gè)階段，每個(gè)階段處理一些特定任務(wù)，各階段輪詢調(diào)度。這些階段可以是定時(shí)器處理，dom事件處理，ajax異步處理......

結(jié)語

JavaScript引擎只有一個(gè)線程，強(qiáng)制異步事件排隊(duì)等待執(zhí)行，Javascript語言的事件循環(huán)，是瀏覽器的處理和行為。另外，本文是我個(gè)人的學(xué)習(xí)筆記，通篇結(jié)合個(gè)人的理解，在某些地方表述不嚴(yán)謹(jǐn)，如有錯(cuò)誤，希望指出。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/LIUYANZUO/p/7353547.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的从Javascript单线程谈Event Loop的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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