浅谈js运行机制(线程）

1.前言

• 从开始接触js时，我们便知道js是单线程的。单线程，异步，同步，互调，阻塞等。在实际写js的时候，我们都会用到ajax,不管是原生的实现，还是借助jQuery等工具库实现，我们都知道，ajax可以实现局部刷新，并且在请求处理时，任然可以响应用户的操作，比如点击事件。不是说js是单线程吗?这些都是怎么实现的？
• 在阅读《深入理解Bootrap的源码》一书，在分析轮播组件(carousel.js)的源码时，作者对一句代码操作的注释引起了我的兴趣。

setTimeout(function(){
  that.$element.trigger(‘slid‘); 
},0);//触发slid事件,这里使用setTimeout是为了确保UI刷新线程不被阻塞。

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

后面我会一一解答这些疑惑。

2.浏览器线程

• js运作在浏览器中,是单线程的，即js代码始终在一个线程上执行，这个线程称为js引擎线程。
• 浏览器是多线程的，除了js引擎线程，它还有： 
  
  1. UI渲染线程
  2. 浏览器事件触发线程
  3. http请求线程
  4. EventLoop轮询的处理线程
  5. ……..

这些线程的作用：

• UI线程用于渲染页面
• js线程用于执行js任务
• 浏览器事件触发线程用于控制交互，响应用户
• http线程用于处理请求，ajax是委托给浏览器新开一个http线程
• EventLoop处理线程用于轮询消息队列

浏览器中的js任务:

执行JavaScript代码 
对用户的输入（包含鼠标点击、键盘输入等等）做出反应 
处理异步的网络请求

3.js单线程

• 单线程的含义是js只能在一个线程上运行，也就说，js同时只能执行一个js任务，其它的任务则会排队等待执行。
• js是单线程的,并不代表js引擎线程只有一个。js引擎有多个线程，一个主线程，其它的后台配合主线程。
• 多线程之间会共享运行资源，浏览器端的js会操作dom，多个线程必然会带来同步的问题，所有js核心选择了单线程来避免处理这个麻烦。js可以操作dom，影响渲染，所以js引擎线程和UI线程是互斥的。这也就解释了js执行时会阻塞页面的渲染。

4.消息队列(任务队列)

JavaScript运行时，除了一个运行线程，引擎还提供一个消息队列，里面是各种需要当前程序处理的消息。新的消息进入队列的时候，会自动排在队列的尾端。

• 消息和回调函数相互联系；

??单线程意味着js任务需要排队，如果前一个任务出现大量的耗时操作，后面的任务得不到执行，任务的积累会导致页面的“假死”。这也是js编程一直在强调需要回避的“坑”。

5.js任务

任务分为2种:

• 同步任务
• 异步任务

它们的区别是: 本段中的线程指的是js引擎主线程

• 同步任务：在主线程排队支持的任务，前一个任务执行完毕后，执行后一个任务,形成一个执行栈，线程执行时在内存形成的空间为栈，进程形成堆结构，这是内存的结构。执行栈可以实现函数的层层调用。注意不要理解成同步代码进入栈中，按栈的出栈顺序来执行。
• 异步任务会被主线程挂起，不会进入主线程，而是进入消息队列，而且必须指定回调函数，只有消息队列通知主线程，并且执行栈为空时，该消息对应的任务才会进入执行栈获得执行的机会。

主线程执行的说明: 【js的运行机制】

（1）所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈。 
（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。

执行栈中的代码（同步任务），总是在读取”任务队列”（异步任务）之前执行。

6.事件和回调函数

• 消息队列队列(或者叫任务队列）是一个事件的队列，IO响应时，会往队列中添加一个消息，此时说明相关的异步代码到了执行的时机，可以进入主线程的执行栈了。
• 主线程读取消息队列，可以读取到对应的事件。
• 消息队列可以响应IO事件，还有用户产生的事件（比如点击鼠标，页面滚动），只要指定了回调函数，就会进入消息队列，等待EventLoop轮询线程处理，是否可以进入主线程的执行栈。
• 消息和回调函数相互联系的含义：主线程读到消息，就会执行相应的回调函数；进入消息队列的消息，必须对应相应的回调函数，否则这个消息会被丢弃不会进入消息队列。
• 消息队列是一个先进先出的队列结构，这就决定了它的执行顺序，先产生的消息会被主线程先读取，会不会执行则会先检查一下执行时间，因为存在setTimeout等定时函数，这类事件产生的消息进入到消息队列，被执行的时机取决与它在队列中的位置和执行时间有关。【上文中使用setTimeout能够避免阻塞UI线程就是这个原因】。

7.EventLoop

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）。

简单说，浏览器的两个线程：一个负责程序本身的运行，称为”主线程”；另一个负责主线程与其他进程（主要是各种I/O操作）的通信，被称为”Event Loop线程”（可以译为”消息线程”）。

由于js是运行在单线程上的，所有浏览器单独开启一个线程来处理事件消息的轮询，避免阻塞js的执行。

异步代码的执行逻辑： 
??每当遇到I/O的时候，主线程就让EventLoop线程去通知相应的I/O程序，然后接着往后运行，所以不存在等待时间。等到I/O程序完成操作，EventLoop线程把消息添加到消息队列，主线程就调用事先设定的回调函数，完成整个任务。

• JavaIO中包括了网络IO，我们通常把http请求归类为网络IO.
• js的ajax是new XMLHttpRequest()对象实现的，浏览器会新开一个线程来处理http请求，这就是ajax能够实现局部刷新的同时，还能响应用户交互的原因。

这也说明了在处理IO时，浏览器通常会新开启IO线程，这个属于我的推测，并没有查到对应的资料，因为IO涉及的广泛，这话也没错。

8.定时器

??前面也提到了定时器，定时器是会在进入消息队列，这也就和异步代码的执行逻辑一样了。它在”消息队列”的尾部添加一个消息，因此要等到同步任务和”消息队列”现有的任务都处理完，才会得到执行的机会，还要看定时器设置的时间是否到了才会执行。

9.关于异步代码的说明.

??从上文我们可以得知：使用定时器和事件可以实现异步，这是2种最为明显的实现异步的原理。对于异步的实现，阮一峰的博客说的非常清晰。

10.文尾的话

?? 这篇博文是站在了巨人的肩膀上，查询了很多博客，和书，特别感谢阮一峰大神的作品，让我对js的执行机制有了完整清晰的认识。