我们都知道,javascript从诞生之日起就是一门单线程的非阻塞的脚本语言。这是由其最初的用途来决定的:与浏览器交互。
单线程意味着,javascript代码在执行的任何时候,都只有一个主线程来处理所有的任务。
而非阻塞则是当代码需要进行一项异步任务(无法立刻返回结果,需要花一定时间才能返回的任务,如I/O事件)的时候,主线程会挂起(pending)这个任务,然后在异步任务返回结果的时候再根据一定规则去执行相应的回调。
为什么是单线程?
其实,JavaScript的单线程,与它的用途是有很大关系,我们都知道,JavaScript作为浏览器的脚本语言,主要用来实现与用户的交互,利用JavaScript,我们可以实现对DOM的各种各样的操作,如果JavaScript是多线程的话,一个线程在一个DOM节点中增加内容,另一个线程要删除这个DOM节点,那么这个DOM节点究竟是要增加内容还是删除呢?因此,为了保证不会 发生类似于这个例子中的情景,javascript选择只用一个主线程来执行代码,这样就保证了程序执行的一致性。
当然,现如今人们也意识到,单线程在保证了执行顺序的同时也限制了javascript的效率,因此开发出了web worker技术。这项技术号称让javascript成为一门多线程语言。
然而,使用web worker技术开的多线程有着诸多限制,例如:所有新线程都受主线程的完全控制,不能独立执行。这意味着这些“线程” 实际上应属于主线程的子线程。另外,这些子线程并没有执行I/O操作的权限,只能为主线程分担一些诸如计算等任务。所以严格来讲这些线程并没有完整的功能,也因此这项技术并非改变了javascript语言的单线程本质。
可以预见,未来的javascript也会一直是一门单线程的语言。
下面看看这段代码:
// 同步代码
function fun1() {
console.log(1);
}
function fun2() {
console.log(2);
}
fun1();
fun2();
// 输出
1
2
很容易可以看出,输出会依次输入1,2,因为代码是从上到下依次执行,执行完fun1(),才继续执行fun2(),但是如果fun1()中的代码执行的是读取文件或者ajax操作,文件的读取和数据的获取都需要一定时间,难道我们需要完全等到fun1()执行完才能继续执行fun2()么?为了解决这个问题,后面js引申出同步和异步的概念。
二、同步任务和异步任务
(1)为什么会有同步和异步
因为JavaScript的单线程,因此同个时间只能处理同个任务,所有任务都需要排队,前一个任务执行完,才能继续执行下一个任务,但是,如果前一个任务的执行时间很长,比如文件的读取操作或ajax操作,后一个任务就不得不等着,拿ajax来说,当用户向后台获取大量的数据时,不得不等到所有数据都获取完毕才能进行下一步操作,用户只能在那里干等着,严重影响用户体验
因此,JavaScript在设计的时候,就已经考虑到这个问题,主线程可以完全不用等待文件的读取完毕或ajax的加载成功,可以先挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务,等到文件的读取或ajax有了结果后,再回过头执行挂起的任务,因此,任务就可以分为同步任务和异步任务
(2)同步任务
同步任务是指在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能继续执行下一个任务,当我们打开网站时,网站的渲染过程,比如元素的渲染,其实就是一个同步任务
(3)异步任务
异步任务是指不进入主线程,而进入任务队列的任务,只有任务队列通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程,当我们打开网站时,像图片的加载,音乐的加载,其实就是一个异步任务
function fun1() {
console.log(1);
}
function fun2() {
console.log(2);
}
function fun3() {
console.log(3);
}
fun1();
setTimeout(function(){
fun2();
},0);
fun3();
// 输出
1
3
2
有了异步,就算fun2()里面是文件的读取或ajax这种需要耗时的任务,也不怕fun3()要等到fun2()执行完才能执行啦
(4)异步机制
那么,JavaScript中的异步是怎么实现的呢?那要需要说下回调和事件循环这两个概念啦
首先要先说下任务队列,我们在前面也介绍了,异步任务是不会进入主线程,而是会先进入任务队列,任务队列其实是一个先进先出的数据结构,也是一个事件队列,比如说文件读取操作,因为这是一个异步任务,因此该任务会被添加到任务队列中,等到IO完成后,就会在任务队列中添加一个事件,表示异步任务完成啦,可以进入执行栈啦~但是这时候呀,主线程不一定有空,当主线程处理完其它任务有空时,就会读取任务队列,读取里面有哪些事件,排在前面的事件会被优先进行处理,如果该任务指定了回调函数,那么主线程在处理该事件时,就会执行回调函数中的代码,也就是执行异步任务啦
单线程从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,如果没有任务,就会等到,直到有新的任务,这就叫做任务循环,因为每个任务都是由一个事件触发的,因此也叫作事件循环
总的来说,JavaScript的异步机制包括以下几个步骤:
(1)所有同步任务都在主线程上执行,行成一个执行栈 (2)主线程之外,还存在一个任务队列,只要异步任务有了结果,就会在任务队列中放置一个事件 (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,看看里面还有哪些事件,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)主线程不断的重复上面的第三步