假如面試回答js的執行機制時,你可能說出這麼一段話:“Javascript的事件分同步任務和非同步任務,遇到同步任務就放在執行棧中執行,而碰到非同步任務就放到任務佇列之中,等到執行棧執行完畢之後再去執行任務佇列之中的事件。”但你能說出背後的原因嗎?
1.執行緒與程式
程式:是系統資源分配和排程的單元。一個執行著的程式就對應了一個程式。一個程式包括了執行中的程式和程式所使用到的記憶體和系統資源。
執行緒:執行緒是程式下的執行者,一個程式至少會開啟一個執行緒(主執行緒),也可以開啟多個執行緒。
2.同步和非同步
同步和非同步關注的是:訊息(結果)通訊機制。
同步:發出呼叫後,在沒有得到結果前,該呼叫不返回。但是一旦呼叫返回,就得到返回值
非同步:發出呼叫後,呼叫直接返回,沒有返回結果。但結果由回撥函式給出,至於什麼時候給出,不知道。(這個回撥函式肯定是在當前js執行完後才執行)
3.阻塞與非阻塞
阻塞和非阻塞關注的是:程式在等待呼叫結果時的狀態.
阻塞呼叫:呼叫結果返回之前,當前執行緒被掛起。呼叫執行緒只有在得到結果後才會返回。
非阻塞呼叫:在不能立刻得到結果之前,該呼叫不會阻塞當前執行緒。
4.為什麼JavaScript是單執行緒?
JavaScript是單執行緒,程式按照順序排列,前面的必須處理好,後面的才會執行。JavaScript的設計初衷是作為瀏覽器指令碼語言,主要是簡單使用者互動、操作DOM等,所以這門語言要圍繞單執行緒來設計,否則出現複雜的同步問題。
5.Js的單執行緒與非同步矛盾嗎?
不矛盾!!!首先記住這句話:Js執行是單執行緒,但瀏覽器是多執行緒。
5.1:JS的單執行緒
一個瀏覽器程式中只有一個JS的執行執行緒,同一時刻內只會有一段程式碼在執行。
5.2:瀏覽器是多執行緒
查閱資料,有些文章也說是模組,本文就以瀏覽器是多執行緒來說,它有以下常駐執行緒:
渲染引擎執行緒:負責頁面的渲染。
JS引擎執行緒:負責JS的解析和執行(本文說的主執行緒就指js引擎執行緒)
定時器觸發執行緒:處理定時事件,比如setTimeout, setInterval
事件觸發執行緒:處理DOM事件
非同步http請求執行緒:處理http請求
瀏覽器是Js的使用場景,瀏覽器本身是典型的 GUI 工作執行緒(GUI 工作執行緒在絕大多數系統中都實現為事件處理,避免阻塞互動)。故瀏覽器是事件驅動的(Event driven),瀏覽器中很多行為是非同步,會建立事件並放入任務佇列中。
由於Javascript 是單執行緒,它需要藉助非同步完成耗時或者時間不確定的操作,這些操作由瀏覽器的其它執行緒執行,這形成了非同步事件驅動。非同步事件驅動往往由瀏覽器的兩個或以上常駐執行緒共同完成的。例如ajax非同步請求是由JS執行執行緒和非同步http請求執行緒,事件觸發執行緒共同完成的。
6.事件迴圈機制(Event Loop)
6.1:棧
函式呼叫形成一個棧幀。
function foo(b) {
let a = 10;
return a + b + 11;
}
function bar(x) {
let y = 3;
return foo(x * y);
}
console.log(bar(7));
當呼叫 bar 時,建立了第一個幀 ,幀中包含了 bar 的引數和區域性變數。
當 bar 呼叫 foo 時,第二個幀就被建立,並被壓到第一個幀之上,幀中包含了 foo 的引數和區域性變數。
當 foo 返回時,最上層的幀就被彈出棧(剩下 bar 函式的呼叫幀 )。
當 bar 返回的時候,棧就空了。
6.2:堆
物件被分配在一個堆中,一個用以表示一個記憶體中大的未被組織的區域。
每一個執行緒只有一個棧,每一個程式只有一個堆。
6.3:佇列
一個 JavaScript 執行時包含了一個待處理的訊息佇列。每一個訊息都與一個函式相關聯。
當棧為空時,從佇列中取出一個訊息進行處理。這個處理過程包含了呼叫與這個訊息相關聯的函式。
當棧再次為空的時候,也就意味著訊息處理結束。
7.任務佇列(訊息佇列)
任務佇列是一個先進先出的資料結構,當主執行緒執行棧一清空,任務佇列的回撥函式就自動進入主執行緒。任務分成兩種:
1、同步任務:在主執行緒上排隊執行的任務。只有執行完當前任務,才能執行後一個任務。
2、非同步任務:該任務不進入主執行緒、而進入任務佇列。當執行棧清空後,才去執行任務佇列中的任務。
8.非同步執行的執行機制
由於JavaScript只能一次執行一段程式碼(由於其單執行緒性質),這些程式碼塊中的每一個都“阻止”其他非同步事件的進度。這意味著當非同步事件發生時(如滑鼠點選,定時器觸發或XMLHttpRequest完成),它將排隊等待稍後執行(這種排隊實際發生的確定會因瀏覽器到瀏覽器而異)。
1、所有同步任務都在主執行緒上執行,形成一個執行棧。
2、當遇到非同步任務時(IO裝置操作等),就在任務佇列中新增一個事件,這個事件對應著該非同步任務的回撥函式。
3、執行棧中的所有同步任務執行完畢,系統就會讀取任務佇列,進入執行棧,開始執行。
4、主執行緒不斷重複第三步。這就形成了事件迴圈
結論:Javascript的事件分同步任務和非同步任務,遇到同步任務就放在執行棧中執行,而碰到非同步任務就放到任務佇列之中,等到執行棧執行完畢之後再去執行任務佇列之中的事件。
9.事件和回撥函式的概念必要說明
- 工作執行緒:是本文對除了js引擎執行緒之外的其它執行緒的統稱
- 回撥函式:在一個函式中呼叫另外一個函式。這裡指非同步場景下為了非阻塞那些被主執行緒掛起來的程式碼。
- 主執行緒讀取任務佇列,就是讀取裡面有哪些事件,執行對應的回撥函式。
工作執行緒完成一項任務,就向任務佇列中新增一個事件。這裡的完成任務是指完成操作(click、mouse、touch,ajax的資料完全請求回來......),並非指執行它的回撥函式
a.onclick = function () {
console.log("roro")
}
如上段程式碼,僅是操作了click,但並沒有執行回撥函式列印roro
10.事件迴圈
事件迴圈是:主執行緒重複從任務佇列中取訊息(事件),執行對應回撥函式的過程。
上圖中,主執行緒執行的時候,產生堆(heap)和棧(stack),棧中的程式碼呼叫各種外部API,它們在任務佇列中加入各種事件(click,load,done)。只要執行引擎棧棧中的程式碼執行完畢,主執行緒就會去讀取任務佇列,依次執行那些事件所對應的回撥函式。
11.定時器
setTimeout(function () {
console.log('a');
}, 5000)
Javascript執行引擎(主執行緒)執行的時候,產生堆和棧。程式中程式碼依次進入棧中等待執行,當呼叫setTimeout()方法時,在瀏覽器的定時器執行緒下處理延時方法,當setTimeout方法執行5秒後,到達觸發條件,方法被新增到用於回撥的任務佇列。
當執行引擎的執行棧為空,執行引擎開始輪詢檢查任務佇列是否有任務需要被執行,當檢查到已經符合執行條件的延時方法時,將延時方法console.log('a')壓入執行棧,引擎發現呼叫了log()方法,於是又將log()方法入棧。然後對執行棧依次出棧執行,輸出‘a’,清空執行棧,整個執行完畢。
12.setTimeout(fn,0)是立即執行嗎?
btn.onclick = function () {
setTimeout(function () {
console.log('a')
}, 0);
}
setTimeout(fn,0)的含義是:指定某個任務在主執行緒的空閒時間下,儘可能早地執行。它被新增進任務佇列,因此要等到同步任務和任務佇列中的前一個事件都處理完,才會執行。
13.ajax非同步請求是否真的非同步?
1、JS的執行執行緒(主執行緒)發起非同步請求,瀏覽器會開一條新的HTTP請求執行緒來執行請求,繼續執行棧中剩下的任務,
2、在新執行緒(HTTP請求執行緒)中,在執行請求的同時,瀏覽器會正常處理其他任務的執行。
3、在未來的某一時刻,當資料完全請求回來以後,事件觸發執行緒監視到之前發起的HTTP請求已完成,會將指定的回撥函式放入任務佇列中。
4、當瀏覽器執行棧空閒時,去掃描任務佇列中的回撥函式,依次壓入執行棧中處理。
所以:ajax請求是非同步。由瀏覽器新開一個執行緒請求,事件回撥的時候放入Event loop任務佇列等候處理。詳細的例子,可以參考MDN文件對ajax的描述:同步和非同步
誤解:事件迴圈類似棧或佇列
這裡順帶提一下:事件迴圈雖然涉及到類似佇列的結構,並不是採用棧的方式處理任務。事件迴圈作為一個程式被劃分為多個階段,每個階段處理一些特定任務,各階段輪詢排程。這些階段可以是定時器處理,dom事件處理,ajax非同步處理......
結語
JavaScript引擎只有一個執行緒,強制非同步事件排隊等待執行,Javascript語言的事件迴圈,是瀏覽器的處理和行為。另外,本文是我個人的學習筆記,通篇結合個人的理解,在某些地方表述不嚴謹,如有錯誤,希望指出。