JavaScript运行机制之事件循环(Event Loop)详解

标签:网站展示    日期:2017-12-29 17:35    录入:天恒娱乐平台注册    浏览:

  

[JavaScript,运行机制,事件循环,Event,Loop]JavaScript运行机制之事件循环(Event Loop)详解

  

一、为什么JavaScript是单线程?  

  

JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。那么,为什么JavaScript不能有多个线程呢?这样能提高效率啊。

  

  

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。

  

  

二、任务队列  

  

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。

  

  

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。

  

  

于是,JavaScript就有了两种执行方式:一种是CPU按顺序执行,前一个任务结束,再执行下一个任务,这叫做同步执行;另一种是CPU跳过等待时间长的任务,先处理后面的任务,这叫做异步执行。程序员自主选择,采用哪种执行方式。

  

  

具体来说,异步执行的运行机制如下。(同步执行也是如此,因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。)  

  

(1)所有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)。系统把异步任务放到"任务队列"之中,然后继续执行后续的任务。

  
  (3)一旦"执行栈"中的所有任务执行完毕,系统就会读取"任务队列"。如果这个时候,异步任务已经结束了等待状态,就会从"任务队列"进入执行栈,恢复执行。

  
  (4)主线程不断重复上面的第三步。

  

  

下图就是主线程和任务队列的示意图。

  

  

  

  

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。

  

  

三、事件和回调函数  

  

"任务队列"实质上是一个事件的队列(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)。只要指定过回调函数,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。异步任务必须指定回调函数,当异步任务从"任务队列"回到执行栈,回调函数就会执行。

  

  

"任务队列"是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先返回主线程。主线程的读取过程基本上是自动的,只要执行栈一清空,"任务队列"上第一位的事件就自动返回主线程。但是,由于存在后文提到的"定时器"功能,主线程要检查一下执行时间,某些事件必须要在规定的时间返回主线程。

  

  

四、Event Loop  

  

主线程从"任务队列"中读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)。

  

  

为了更好地理解Event Loop,请看下图(转引自Philip Roberts的演讲《Help, I'm stuck in an event-loop》)。

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