js执行机制 同步异步的理解

单线程

  javascript语言是一门“单线程”的语言,不像java语言,类继承Thread再来个thread.start就可以开辟一个线程,所以,javascript就像一条流水线,仅仅是一条流水线而已,要么加工,要么包装,不能同时进行多个任务和流程。

  JavaScript 的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JavaScript 的主要用途是与用户互动,以及操作 DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。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。

同步和异步到底是什么呢?

  “同步”——一下就让人想到“一起”这个词;“异步”呢,从字面来讲,好像是在不同的(异)的ways上do something,那首先想到的词可能是“一边...一边...”,比如‘小明一边吃雪糕一边写作业’,这完全没毛病,雪糕吃完了,作业也写完了,这就是异步那就大错特错了!

  其实同步和异步,无论如何,做事情的时候都是只有一条流水线(单线程),同步和异步的差别就在于这条流水线上各个流程的执行顺序不同。

  最基础的异步是setTimeout和setInterval函数,很常见,但是很少人有人知道其实这就是异步,因为它们可以控制js的执行顺序。我们也可以简单地理解为:可以改变程序正常执行顺序的操作就可以看成是异步操作

执行异步代码

  单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。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。于是JavaScript语言的设计者意识到,这时主线程完全可以不管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。

  于是,所有任务可以分成两种,一种是同步任务(synchronous),另一种是异步任务(asynchronous)。同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;异步任务指的是,不进入主线程、而进入"任务队列"(task queue)的任务,只有等主线程任务执行完毕,"任务队列"开始通知主线程,请求执行任务,该任务才会进入主线程执行。

JS的执行机制是

  • 首先判断JS是同步还是异步,同步就进入主线程,异步就进入event table
  • 异步任务在event table中注册函数,当满足触发条件后,被推入event queue
  • 同步任务进入主线程后一直执行,直到主线程空闲时,才会去event queue中查看是否有可执行的异步任务,如果有就推入主线程中

具体来说,异步运行机制如下:

(1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。

(2)主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。只要异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。

(3)一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行。

(4)主线程不断重复上面的第三步。

只要主线程空了,就会去读取"任务队列",这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。

"任务队列"是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在"任务队列"中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列",就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等),比如$(selectot).click(function),这些都是相对耗时的操作。只要指定过这些事件的回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。

所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码,前面说的点击事件$(selectot).click(function)中的function就是一个回调函数。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。例如ajax的success,complete,error也都指定了各自的回调函数,这些函数就会加入“任务队列”中,等待执行。

  • 消息队列:消息队列是一个先进先出的队列,它里面存放着各种消息。
  • 事件循环:事件循环是指主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。

  那么,消息队列中放的消息具体是什么东西?消息的具体结构当然跟具体的实现有关,但是为了简单起见,我们可以认为:

消息就是注册异步任务时添加的回调函数。

以异步 AJAX 为例,假设存在如下的代码:

$.ajax('http://segmentfault.com', function(resp) {
    console.log('我是响应:', resp);
});

主线程在发起 AJAX 请求后,会继续执行其他代码。AJAX 线程负责请求 segmentfault.com,拿到响应后,它会把响应封装成一个 JavaScript 对象,然后构造一条消息:

// 消息队列中的消息就长这个样子

var message = function () {
    callbackFn(response);
}

其中的 callbackFn 就是前面代码中得到成功响应时的回调函数。

主线程在执行完当前循环中的所有代码后,就会到消息队列取出这条消息(也就是 message 函数),并执行它。到此为止,就完成了工作线程对主线程的通知,回调函数也就得到了执行。如果一开始主线程就没有提供回调函数,AJAX 线程在收到 HTTP 响应后,也就没必要通知主线程,从而也没必要往消息队列放消息。


image.png

异步过程的回调函数,一定不在当前这一轮事件循环中执行。

谈谈setTimeout

这段setTimeout代码什么意思? 我们一般说: 3秒后,会执行setTimeout里的那个函数


setTimeout(function(){

    console.log('执行了')

},3000)

但是这种说并不严谨,准确的解释是: 3秒后,setTimeout里的函数被会推入event queue,而event queue(事件队列)里的任务,只有在主线程空闲时才会执行。

所以只有满足 (1)3秒后 (2)主线程空闲,同时满足时,才会3秒后执行该函数

如果主线程执行内容很多,执行时间超过3秒,比如执行了10秒,那么这个函数只能10秒后执行了

js运行机制之微任务和宏任务

参考

分享下个人关于js中的同步和异步的理解

JS 是单线程,你了解其运行机制吗 ?

# js为什么是单线程的?10分钟了解js引擎的执行机制

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