JavaScript单线程和异步机制

随着对JavaScript学习的深入和实践经验的积累，一些原理和底层的东西也开始逐渐了解。早先也看过一些关于js单线程和事件循环的文章，不过当时看的似懂非懂，只留了一个大概的印象：浏览器中的js程序时是单线程的。嗯，就这么点印象。当时也有些疑问：既然是单线程的，那异步调用是怎么实现的？计时器是靠谁来计时的，这单线程总不能一边执行程序一边计时吧？那些耗时的I/O操作为啥没把线程阻塞，不是说好的单线程么？相信很多不了解JavaScript单线程的同学也有过类似的疑问。

今天看了不少相关的资料，就详细地总结一下，希望能帮到大家，同时自己也梳理一下知识点，理解是一回事，能写下来是另一回事。好了，开始正文。

一、JavaScript单线程

在浏览器的一个页面中，该页面的JS程序只有一个线程，故曰单线程。因为是单线程，所以程序的执行顺序就是从上到下依次执行，同一时间内只能有一段代码被执行。那为什么不用多线程，这样不是更能充分利用CPU，提高效率么？

早期的网页内容非常简单，单线程足以应付，所以在设计之初，我估计设计者就没考虑使用多线程。另外，JavaScript主要用来处理用户与页面产生的交互，以及操作DOM；如果以多线程的方式来操作DOM，一个线程要求删除该DOM，另一个要求修改DOM样式，那么浏览器该听谁的？这大大增加了程序设计的复杂度，本来前端都不好学，不是么~~~简简单单多好。

虽然JavaScript是单线程的，可是浏览器内部不是单线程的。你的一些I/O操作、定时器的计时和事件监听（click, keydown…）等都是由浏览器提供的其他线程来完成的。

如果想利用多线程处理一些耗时较长的任务，可以使用HTML5提出的Web Worker。

二、任务队列和事件循环

提到异步机制，不得不说到任务队列和事件循环，这里理解JS异步机制的要点。

首先理解浏览器的并发模型，来看下面这个图：

左边的栈存储的是同步任务，所谓同步的任务就是那些能立即执行、不耗时的任务，如变量和函数的初始化、事件的绑定等等那些不需要回调函数的操作都可归为这一类。右边的堆用来存储声明的变量、对象。下面的队列就是任务队列，一旦某个异步任务有了响应就会被推入队列中。如用户的点击事件、浏览器收到服务的响应和后面提到的setTimeout插入的事件。每个异步任务都和一个回调函数相关联。

一个js程序的单线程用来执行栈中的同步任务，当所有同步任务执行完毕后，栈被清空，然后读取任务队列中的一个待处理任务，并把相关回调函数压入栈中，单线程开始执行新的同步任务，执行完毕。

单线程从任务队列中读取任务是不断循环的，每次栈被清空后，都会在任务队列中读取新的任务，如果没有新的任务，就会等待，直到有新的任务，这就叫任务循环。因为每个任务都由一个事件所触发，所以也叫事件循环。

三、异步机制

有了上面两节做铺垫，理解异步机制就容易多了。拿ajax来说，当页面的单线程执行xhr.send()之后，对于页面来说发送任务已经完成了。怎么发送，那是浏览器的事，和单线程无关；什么时候响应，这事说不准。为了及时地得到响应的内容，在单线程中注册相应的事件就好xhr.onreadystatechange = fn() {...}。注册之后，浏览器会在内部的其他线程中自动地帮我们监听该事件。直到该事件被触发，浏览器会在任务队列中添加一个任务等待该单线程执行。

四、定时器

setTimeout的作用是在间隔一定的时间后，将回调函数插入任务队列中，等栈中的同步任务都执行完毕后，再执行。因为栈中的同步任务也会耗时，所以间隔的时间一般会大于等于指定的时间。

setTimeout(fn, 0)的意思是，将回调函数fn立刻插入任务队列，等待执行，而不是立即执行。看一个例子：

setTimeout(function() {

console.log("a")

}, 0)

for(let i=0; i<10000; i++) {}

console.log("b")

// 结果：b a

打印结果表明回调函数并没有立刻执行，而是等待栈中的任务执行完毕后才执行的。栈中的任务执行多久，它就得等多久。

五、总结

JavaScript单线程和其异步机制就如上所述。所谓的单线程并不孤单，它的背后有浏览器的其他线程为其服务，其异步也得靠其他线程来监听事件的响应，并将回调函数推入到任务队列等待执行。单线程所做的就是执行栈中的同步任务，执行完毕后，再从任务队列中取出一个事件（没有事件的话，就等待事件），然后开始执行栈中相关的同步任务，不断的这样循环。

参考资料

来源：http://ylcui.top/2016/08/14/JavaScript%E5%8D%95%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E4%B8%8E%E4%BA%8B%E4%BB%B6%E5%BE%AA%E7%8E%AF/?utm_source=tuicool&utm_medium=referral