浅谈js运行机制(线程)

2018-01-18 11:26:53

浅谈js运行机制(线程)

1.前言

  • 从开始接触js时,我们便知道js是单线程的。单线程,异步,同步,互调,阻塞等。在实际写js的时候,我们都会用到ajax,不管是原生的实现,还是借助jQuery等工具库实现,我们都知道,ajax可以实现局部刷新,并且在请求处理时,任然可以响应用户的操作,比如点击事件。不是说js是单线程吗?这些都是怎么实现的?

  • 在阅读《深入理解Bootrap的源码》一书,在分析轮播组件(carousel.js)的源码时,作者对一句代码操作的注释引起了我的兴趣。

setTimeout(function(){
  that.$element.trigger('slid'); 
},0);//触发slid事件,这里使用setTimeout是为了确保UI刷新线程不被阻塞。12345

后面我会一一解答这些疑惑。

2.浏览器线程

  • js运作在浏览器中,是单线程的,即js代码始终在一个线程上执行,这个线程称为js引擎线程。

  • 浏览器是多线程的,除了js引擎线程,它还有: 

    1. UI渲染线程

    2. 浏览器事件触发线程

    3. http请求线程

    4. EventLoop轮询的处理线程

    5. ……..

这些线程的作用:

  • UI线程用于渲染页面

  • js线程用于执行js任务

  • 浏览器事件触发线程用于控制交互,响应用户

  • http线程用于处理请求,ajax是委托给浏览器新开一个http线程

  • EventLoop处理线程用于轮询消息队列

浏览器中的js任务:

执行JavaScript代码 
对用户的输入(包含鼠标点击、键盘输入等等)做出反应 
处理异步的网络请求

3.js单线程

  • 单线程的含义是js只能在一个线程上运行,也就说,js同时只能执行一个js任务,其它的任务则会排队等待执行。

  • js是单线程的,并不代表js引擎线程只有一个。js引擎有多个线程,一个主线程,其它的后台配合主线程。

  • 多线程之间会共享运行资源,浏览器端的js会操作dom,多个线程必然会带来同步的问题,所有js核心选择了单线程来避免处理这个麻烦。js可以操作dom,影响渲染,所以js引擎线程和UI线程是互斥的。这也就解释了js执行时会阻塞页面的渲染。

4.消息队列(任务队列)

JavaScript运行时,除了一个运行线程,引擎还提供一个消息队列,里面是各种需要当前程序处理的消息。新的消息进入队列的时候,会自动排在队列的尾端。

  • 消息和回调函数相互联系;

  单线程意味着js任务需要排队,如果前一个任务出现大量的耗时操作,后面的任务得不到执行,任务的积累会导致页面的“假死”。这也是js编程一直在强调需要回避的“坑”。

5.js任务

任务分为2种:

  • 同步任务

  • 异步任务

它们的区别是: 本段中的线程指的是js引擎主线程

  • 同步任务:在主线程排队支持的任务,前一个任务执行完毕后,执行后一个任务,形成一个执行栈,线程执行时在内存形成的空间为栈,进程形成堆结构,这是内存的结构。执行栈可以实现函数的层层调用。注意不要理解成同步代码进入栈中,按栈的出栈顺序来执行。

  • 异步任务会被主线程挂起,不会进入主线程,而是进入消息队列,而且必须指定回调函数,只有消息队列通知主线程,并且执行栈为空时,该消息对应的任务才会进入执行栈获得执行的机会。

主线程执行的说明: 【js的运行机制】

(1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈。 
(2)主线程之外,还存在一个”任务队列”。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。

执行栈中的代码(同步任务),总是在读取”任务队列”(异步任务)之前执行。

6.事件和回调函数

  • 消息队列队列(或者叫任务队列)是一个事件的队列,IO响应时,会往队列中添加一个消息,此时说明相关的异步代码到了执行的时机,可以进入主线程的执行栈了。

  • 主线程读取消息队列,可以读取到对应的事件。

  • 消息队列可以响应IO事件,还有用户产生的事件(比如点击鼠标,页面滚动),只要指定了回调函数,就会进入消息队列,等待EventLoop轮询线程处理,是否可以进入主线程的执行栈。

  • 消息和回调函数相互联系的含义:主线程读到消息,就会执行相应的回调函数;进入消息队列的消息,必须对应相应的回调函数,否则这个消息会被丢弃不会进入消息队列。

  • 消息队列是一个先进先出的队列结构,这就决定了它的执行顺序,先产生的消息会被主线程先读取,会不会执行则会先检查一下执行时间,因为存在setTimeout等定时函数,这类事件产生的消息进入到消息队列,被执行的时机取决与它在队列中的位置和执行时间有关。【上文中使用setTimeout能够避免阻塞UI线程就是这个原因】。

7.EventLoop

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)。

简单说,浏览器的两个线程:一个负责程序本身的运行,称为”主线程”;另一个负责主线程与其他进程(主要是各种I/O操作)的通信,被称为”Event Loop线程”(可以译为”消息线程”)。

由于js是运行在单线程上的,所有浏览器单独开启一个线程来处理事件消息的轮询,避免阻塞js的执行。

异步代码的执行逻辑: 
  每当遇到I/O的时候,主线程就让EventLoop线程去通知相应的I/O程序,然后接着往后运行,所以不存在等待时间。等到I/O程序完成操作,EventLoop线程把消息添加到消息队列,主线程就调用事先设定的回调函数,完成整个任务。

  • JavaIO中包括了网络IO,我们通常把http请求归类为网络IO.

  • js的ajax是new XMLHttpRequest()对象实现的,浏览器会新开一个线程来处理http请求,这就是ajax能够实现局部刷新的同时,还能响应用户交互的原因。

这也说明了在处理IO时,浏览器通常会新开启IO线程,这个属于我的推测,并没有查到对应的资料,因为IO涉及的广泛,这话也没错。

8.定时器

  前面也提到了定时器,定时器是会在进入消息队列,这也就和异步代码的执行逻辑一样了。它在”消息队列”的尾部添加一个消息,因此要等到同步任务和”消息队列”现有的任务都处理完,才会得到执行的机会,还要看定时器设置的时间是否到了才会执行。

9.关于异步代码的说明.

  从上文我们可以得知:使用定时器和事件可以实现异步,这是2种最为明显的实现异步的原理。对于异步的实现,阮一峰的博客说的非常清晰。

10.文尾的话

   这篇博文是站在了巨人的肩膀上,查询了很多博客,和书,特别感谢阮一峰大神的作品,让我对js的执行机制有了完整清晰的认识。


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