JavaScript运行机制分析

来自:浪里行舟

一、引子

本文介绍JavaScript运行机制,这一部分比较抽象,我们先从一道面试题入手:

这一题看似很简单,但如果你不了解JavaScript运行机制,很容易就答错了。题目的答案是依次输出1 2 3,如果你有疑惑,下文有详细解释。

二、理解JS的单线程的概念

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。

三、理解任务队列(消息队列)

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。JavaScript语言的设计者意识到这个问题,将所有任务分成两种,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”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执行。接下来我们通过两个例子说明同步任务和异步任务的区别:

如果你的回答是A,恭喜你答对了,因为这是同步任务,程序由上到下执行,遇到while()死循环,下面语句就没办法执行。

如果你的答案是A,恭喜你现在对js运行机制已经有个粗浅的认识了!题目中的setTimeout()就是个异步任务。在所有同步任务执行完之前,任何的异步任务是不会执行的,关于这点下文还会详细说明。

四、理解Event Loop

异步执行的运行机制如下:

  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。

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)。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。这个过程会循环反复。以下这张图可以很好说明这点。

image


五、哪些语句会放入异步任务队列及放入时机

一般来说,有以下四种会放入异步任务队列:

  1. setTimeout和setlnterval

  2. DOM事件

  3. ES6中的Promise

  4. Ajax异步请求

javascript 代码运行分两个阶段

1、预解析—把所有的函数定义提前,所有的变量声明提前,变量的赋值不提前

2、执行—从上到下执行(按照js运行机制)

至于放入异步任务队列的时机,我们通过 setTimeout的例子和Ajax例子来详细说明:

for循环一次碰到一个 setTimeout(),并不是马上把setTimeout()拿到异步队列中,而要等到一秒后,才将其放到任务队列里面,一旦”执行栈”中的所有同步任务执行完毕(即for循环结束,此时i已经为5),系统就会读取已经存放”任务队列”的setTimeout()(有五个),于是答案是输出5个5。

上面也提到,在到达指定时间时,定时器就会将相应回调函数插入“任务队列”尾部。这就是“定时器(timer)”功能

关于定时器的重要补充

定时器包括setTimeout与 setInterval 两个方法。它们的第二个参数是指定其回调函数推迟/每隔多少毫秒数后执行。

对于第二个参数有以下需要注意的地方:

当第二个参数缺省时,默认为 0;

当指定的值小于 4 毫秒,则增加到 4ms(4ms 是 HTML5 标准指定的,对于 2010 年及之前的浏览器则是 10ms);也就是说至少需要4毫秒,该setTimeout()拿到任务队列中。

Event Loop


ajax加载完成时才会放入异步队列,至于这段时间不确定,所有有两种情况:①大于100ms,最后的结果是 d c b a ;②小于100ms,最后的结果便是d c a b。

六、题外话

如果要输出0~4,上面例题应该如何修改?

  1. 将var变为let

2.加个立即执行函数

3.也可以通过这样加闭包

文章于2018.10.9重新修改,希望对你们有些许帮助!

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七、参考资料

JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop

关于JavaScript单线程的一些事

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