1.含义
单线程模型指的是,JavaScript只在一个线程上运行。也就是说,JavaScript同时只能执行一个任务,其他任务都必须在后面排队等待。
注意,JavaScript只在一个线程上运行,不代表JavaScript引擎只有一个线程。事实上,JavaScript引擎有多个线程,单个脚本只能在一个线程上运行,其他线程都是在后台配合。
所谓单线程,是指在JS引擎中负责解释和执行JavaScript代码的线程只有一个。不妨叫它主线程
但是实际上还存在其他的线程。例如:处理AJAX请求的线程、处理DOM事件的线程、定时器线程、读写文件的线程(例如在Node.js中)等等。这些线程可能存在于JS引擎之内,也可能存在于JS引擎之外,在此我们不做区分。不妨叫它们工作线程。
主线程会去维护一个消息队列,当前函数栈执行完成之后就去不断地取消息队列中的消息(回调),取到了就执行。但是js引擎只负责取消息,不负责生产消息
js引擎线程发送消息。比如浏览器DOM事件发送一条鼠标点击的消息(浏览器子线程和js引擎线程的IPC通信),那么js引擎在执行完函数栈之后就会取到这条鼠标点击信息,执行消息(即回调);比如node运行时读取文件,执行系统调用,完成后发送读取文件完成的消息,之后的过程同上。js运行时只负责生产消息,不负责取消息
JavaScript之所以采用单线程,而不是多线程,跟历史有关系。JavaScript从诞生起就是单线程,原因是不想让浏览器变得太复杂,因为多线程需要共享资源、且有可能修改彼此的运行结果,对于一种网页脚本语言来说,这就太复杂了。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?所以,为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。
为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。
单线程模型带来了一些问题,主要是新的任务被加在队列的尾部,只有前面的所有任务运行结束,才会轮到它执行。如果有一个任务特别耗时,后面的任务都会停在那里等待,造成浏览器失去响应,又称“假死”。为了避免“假死”,当某个操作在一定时间后仍无法结束,浏览器就会跳出提示框,询问用户是否要强行停止脚本运行。
如果排队是因为计算量大,CPU忙不过来,倒也算了,但是很多时候CPU是闲着的,因为IO设备(输入输出设备)很慢(比如Ajax操作从网络读取数据),不得不等着结果出来,再往下执行。JavaScript语言的设计者意识到,这时CPU完全可以不管IO设备,挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。这种机制就是JavaScript内部采用的Event Loop机制。