JavaScript之JS单线程|事件循环|事件队列|执行栈

本博文基于知乎"JavaScript作用域问题？"一问，而引起了对JavaScript事件循环和单线程等概念与实践上的研究、深入理解。

一、概念
　　0.关键词：JavaScript单线程、事件循环(event loop)、事件队列(event queue)、执行栈(execution context stack)
　　

　　1.JavaScript引擎属于单线程作业。所谓单线程，是指在JS引擎中负责解释和执行JavaScript代码的线程只有一个，也不妨叫它主线程。JavaScript引擎属于单线程作业，意味着：在同一时间只能执行一个代码块，这些代码块的执行就阻塞了异步事件的处理。[From JavaScript忍者秘籍]
　　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？
　　　　1.1 单线程意味着，【所有任务】都需要排队，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。
　　　　1.2 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。
　　　　1.3 JavaScript语言的设计者意识到，这时主线程完全可以不管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。
　　　　1.4 于是，所有任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。
　　　　1.5 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；
　　　　1.6 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。
　　　　1.7 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。
　　　　1.8 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。
　　　　　　[From 阮一峰老师：http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html]

　　2.事件循环（用于解决：异步问题/异步事件）：在初期许多人会把异步理解成类似多线程的编程模式，其实他们中有着很大的差别，要完全理解异步，就需要了解 JS 的运行核心——事件循环（event loop）。
　　　　2.1 事件循环：【事件队列】是一个存储着待执行任务的队列，其中的任务严格按照时间先后顺序执行，排在队头的任务将会率先执行，而排在队尾的任务会最后执行。事件队列每次仅执行一个任务，在该任务执行完毕之后，再执行下一个任务。【执行栈】则是一个类似于函数调用栈的运行容器，当执行栈为空时，JavaScript引擎便检查事件队列，如果不为空的话，事件队列便将第一个任务压入中运行。
　　[From http://www.php.cn/js-tutorial-369771.html]
　　　　2.2 常见异步任务：定时器任务(setTimeout();setInterval();)、Ajax事件、浏览器/用户行为事件(例如：浏览器加载(load)、鼠标单击click、鼠标滑动/滑过/离开(mouseover、mouseout、mouseleave等)

二、分析

　　由于JavaScript是单线程作业，当一个异步事件发生时(比如：鼠标单击、定时器触发甚至是XMLHttpRequest的完成事件)，它就会排队，并且在线程空闲时才进行执行。且实际上，每个浏览器的排队机制是不同的。当我们设置一个延迟函数的时候，当前脚本并不会阻塞，它只是会在浏览器的事件表中进行记录，程序会继续向下执行。当延迟的时间结束之后，事件表会将回调函数添加至事件队列（task queue）中，事件队列拿到了任务过后便将任务压入执行栈（stack）当中，执行栈执行任务，执行console.log("after 1000 mills:",i);

for(var i = 0; i < 10; i++) {
    console.log("cur:",i);
	setTimeout(function() {
        console.log("after 1000 mills:",i); //当 console.log 被调用的时候，匿名函数保持对外部变量 i 的引用，此时for循环已经结束， i 的值被修改成了 10. 
    }, 1000);
}

三、解决方案

　　即时函数

　　　　格式：(function(){ //...statement })();　

for(var i = 0; i < 10; i++) {
	console.log("cur:",i),
	(function(i){
		setTimeout(function() {
       		console.log("after 1000 mills:",i); 
    	}, 1000);
	})(i);//通过即时函数(1.创建函数实例，2.执行该函数，3.销毁该函数)，将循环体异步事件压入执行栈中，立即执行的特性，以维护好变量当前的值
}

　

四、引用文献

　　《JavaScript忍者秘籍》

　　JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop

　　为什么会有异步？ 什么是事件队列？