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  • 二、单线程的 JavaScript

     

    所谓单线程,是指在 JavaScript 引擎中负责解释和执行 JavaScript 代码的线程唯一,同一时间上只能执行一件任务。

    问题:首先为什么要引入单线程喃?

    我们知道:

    • 浏览器需要渲染 DOM
    • JavaScript 可以修改 DOM 结构
    • JavaScript 执行时,浏览器 DOM 渲染停止

    如果 JavaScript 引擎线程不是单线程的,那么可以同时执行多段 JavaScript,如果这多段 JavaScript 都修改 DOM,那么就会出现 DOM 冲突。

    你可能会说,web worker 就支持多线程,但是 web worker 不能访问 window 对象,document 对象等。

    原因:避免 DOM 渲染的冲突

    当然,我们可以为浏览器引入锁 的机制来解决这些冲突,但其大大提高了复杂性,所以 JavaScript从诞生开始就选择了单线程执行。

    引入单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。这同时又导致了一个问题:如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。

    // 实例1
    let i, sum = 0
    for(i = 0; i < 1000000000; i ++) {
        sum += i
    }
    console.log(sum)
    

    在实例1中,sum 并不能立刻打印出来,必须在 for 循环执行完成之后才能执行 console.log(sum) 。

    // 实例2
    console.log(1)
    alert('hello')
    console.log(2)
    

    在实例2中,浏览器先打印 1 ,然后弹出弹框,点击确定后才执行 console.log(2) 。

    总结:

    • 优点:实现比较简单,执行环境相对单纯
    • 缺点:只要有一个任务耗时很长,后面的任务都必须排队等着,会拖延整个程序的执行。常见的浏览器无响应(假死),往往就是因为某一段 Javascript 代码长时间运行(比如死循环),导致整个页面卡在这个地方,其他任务无法执行。

    为了解决这个问题,JavaScript 语言将任务的执行模式分为两种:同步和异步

    #三、同步与异步

    #1. 同步

    func(args...)
    

    如果在函数 func 返回的时候,调用者就能够得到预期结果(即拿到了预期的返回值或者看到了预期的效果),那么这个函数就是同步的。

    let a = 1
    Math.floor(a)
    console.log(a) // 1
    

    #2. 异步

    如果在函数 func 返回的时候,调用者还不能够得到预期结果,而是需要在将来通过一定的手段得到,那么这个函数就是异步的。

    fs.readFile('foo.txt', 'utf8', function(err, data) {
        console.log(data);
    });
    

    总结:

    JavaScript 采用异步编程原因有两点,

    • 一是 JavaScript 是单线程;
    • 二是为了提高 CPU 的利用率。

    #四、异步过程

    fs.readFile('data.json', 'utf8', function(err, data) {
        console.log(data)
    })
    

    在执行这段代码时,fs.readFile 函数返回时,并不会立刻打印 data ,只有 data.json 读取完成时才打印。也就是异步函数 fs.readFile 执行很快,但后面还有工作线程执行异步任务、通知主线程、主线程回调等操作,这个过程就叫做异步过程。

    主线程发起一个异步操作,相应的工作线程接受请求并告知主线程已收到(异步函数返回);主线程继续执行后面的任务,同时工作线程执行异步任务;工作线程完成任务后,通知主线程;主线程收到通知后,执行一定的动作(调用回调函数)。

    工作线程在异步操作完成后通知主线程,那么这个通知机制又是如何显现喃?答案就是就是消息队列与事件循环。

    #五、消息队列与事件循环

    工作线程将消息放在消息队列,主线程通过事件循环过程去取消息。

    • 消息队列:消息队列是一个先进先出的队列,它里面存放着各种消息。
    • 事件循环:事件循环是指主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。

    #1. 事件循环(eventloop)

    主线程不断的从消息队列中取消息,执行消息,这个过程称为事件循环,这种机制叫事件循环机制,取一次消息并执行的过程叫一次循环。

    大致实现过程如下:

    while(true) {
        var message = queue.get()
        execute(message)
    }
    

    例如:

    $.ajax({
        url: 'xxxx',
        success: function(result) {
            console.log(1)
        }
    })
    setTimeout(function() {
        console.log(2)
    }, 100)
    setTimeout(function() {
        console.log(3)
    })
    console.log(4)
    // output:4321 或 4312
    

    其中,主线程:

    // 主线程
    console.log(4)
    

    异步队列:

    // 异步队列
    function () {
        console.log(3)
    }
    function () { // 100ms后
        console.log(2)
    }
    function() { // ajax加载完成之后
        console.log(1)
    }
    

    事件循环是JavaScript实现异步的具体解决方案,其中同步代码,直接执行;异步函数先放在异步队列中,待同步函数执行完毕后,轮询执行 异步队列 的回调函数。

    #2. 消息队列

    其中,消息就是注册异步任务时添加的回调函数。

    $.ajax('XXX', function(res) {
        console.log(res)
    })
    ...
    

    主线程在发起 AJAX 请求后,会继续执行其他代码,AJAX 线程负责请求 XXX,拿到请求后,会封装成 JavaScript 对象,然后构造一条消息:

    // 消息队列里的消息
    var message = function () {
        callback(response)
    }
    

    其中 callback 是 AJAX 网络请求成功响应时的回调函数。

    主线程在执行完当前循环中的所有代码后,就会到消息队列取出这条消息(也就是 message 函数),并执行它。到此为止,就完成了工作线程对主线程的 通知 ,回调函数也就得到了执行。如果一开始主线程就没有提供回调函数,AJAX 线程在收到 HTTP 响应后,也就没必要通知主线程,从而也没必要往消息队列放消息。

    异步过程中的回调函数,一定不在当前这一轮事件循环中执行。

    #六、异步与事件

    消息队列中的每条消息实际上都对应着一个事件。

    其中一个重要的异步过程就是: DOM事件

    var button = document.getElementById('button')
    button.addEventLister('click', function(e) {
        console.log('事件')
    })
    

    从异步的角度看,addEventLister 函数就是异步过程的发起函数,事件监听器函数就是异步过程的回调函数。事件触发时,表示异步任务完成,会将事件监听器函数封装成一条消息放在消息队列中,等待主线程执行。

    事件的概念实际上并不是必须的,事件机制实际上就是异步过程的通知机制。

    另外,所有的异步过程也都可以用事件来描述。例如:

    setTimeout(func, 1000)
    // 可以看成:
    timer.addEventLister('timeout', 1000, func)
    

    其中关于事件的详细描述,可以看这篇文章: 事件绑定、事件监听、事件委托,这里不再深入介绍。

    #七、生产者与消费者

    生产者和消费者问题是线程模型中的经典问题:生产者和消费者在同一时间段内共用同一个存储空间,生产者往存储空间中添加数据,消费者从存储空间中取走数据,当存储空间为空时,消费者阻塞,当存储空间满时,生产者阻塞。

    从生产者与消费者的角度看,异步过程是这样的:

    工作线程是生产者,主线程是消费者(只有一个消费者)。工作线程执行异步任务,执行完成后把对应的回调函数封装成一条消息放到消息队列中;主线程不断地从消息队列中取消息并执行,当消息队列空时主线程阻塞,直到消息队列再次非空。

    那么异步的实现方式有哪些喃?

    • ES6之前:callback、eventloop、Promise
    • ES6:Generator
    • ES7:Async/Await
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/onesea/p/15014721.html
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