JS三座大山_单线程&EventLoop

JS三座大山_单线程&EventLoop

JavaScript是单线程、单并发、非阻塞语言

单线程：主程序只有一个线程，即同一时间片段内其只能执行单个任务。

单线程背景：浏览器执行环境中，若多线程同时对同一DOM进行操作，无法保证程序执行一致性。

引发的问题：

• 单线程，意味着任务都需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。
• 若前一个任务耗时很长，后一个任务就需要一直等待。导致IO操作耗时，但CPU闲置，造成性能浪费。

如何解决：

方案一：异步。

主线程可以不管IO操作，暂时挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到IO操作返回了结果，再回过头，把挂起的任务执行下去。于是，所有任务可以分为两种，一种是同步任务，另一种是异步任务。
ps:当主线程阻塞时，任务队列仍然能被推入任务。

方案二：web worker

• 子线程完全受制于主线程，不能独立执行，且不能操作DOM
• 子线程没有I/O等操作权限，只能为主线程分担一些诸如计算等任务
• web worker并未改变js单线程的本质

非阻塞。事件驱动程序模型基本的实现原理基本上都是事件循环Event Loop.

1.JavaScript内存模型：

• 调用栈（Call Stack）:用于主线程任务的执行。
• 堆（Heap）：用于存放非结构化的数据，譬如程序分配的变量与对象。
• 任务队列（Queue）：用于存放异步任务与定时任务。

2.JavaScript代码执行机制：

• 所有同步任务都在主线程上的栈中执行，形成一个执行栈。
• 主线程之外，还存在一个“任务队列”。只有异步任务有了运行结果，就在“任务队列”之中放置一个事件，排队。
• 一旦“栈”中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取“任务队列”，选择出需要首先执行的任务（由浏览器决定，并不按序），于是被读取的异步任务结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
• 主线程不断重复第三步。

3.Event Loop

• MacroTask(Task): 宏任务。整体代码的script、setTimeout、setInterval、 setImmediate、requestAnimationFrame、I/O、UI rendering;

• MicroTask：微任务。process.nextTick（Node环境中），Promise，Object.observe（基本废弃），MutationObserver.

执行步骤：

• 执行宏任务（先进先出），一次循环只执行一个宏任务

• 执行栈：同步任务顺序执行，异步方法交给异步处理模块

• 执行栈为空时，取出微任务执行（先进先出），直到微任务队列为空
  更新UI渲染。完成一轮循环，反复执行1-4步

• 渲染更新：
  在一轮Event
  Loop中多次修改同一DOM，只有最后一次会进行绘制；
  渲染更新会在Event Loop的tasks和microTasks完成后进行。但并不是每轮Event Loop都会更新渲染，浏览器有自己的机制来确定是否要更新渲染。如果在一帧(16.7ms）里多次修改DOM，浏览器只会渲染绘制一次。
  如果希望每轮Event Loop都即时呈现变动，可以使用requestAnimationFrame

规范：

• 每个浏览器环境，至多有一个event loop。
• 一个event loop可以有1个或多个task queue，而仅有一个MicroTask Queue。
• 一个task queue是一列有序的task，每个task定义时都有一个task source，从同一个task source来的task必须放到同一个task queue，从不同源来的则被添加到不同的队列。
  tasks are scheduled，所以浏览器可以从内部到JS/DOM，保证动作按序发生。
• Microtasks are scheduled，Microtask queue在当前task queue的结尾执行。microtask中添加的microtask也被添加到Microtask queue的末尾并处理。

4.JS的运行环境：浏览器 & Node

• 浏览器中事件循环给予规范来实现。
• Node是基于libuv这个库来实现的。

*JS是单线程执行的，而基于事件循环模型，形成了基本没有阻塞（除了alert或同步XHR等操作)的状态。

    setTimeout(function(){
        console.log(1);
     });

    new Promise(function(resolve){
        console.log(2);
        resolve();
     }).then(function(){
        console.log(3);
     });

    console.log(4);

执行结果：4 2 3 1
分析：

• 从宏任务队列（task）中取出script，将所有同步代码推入执行栈中执行，遇到异步代码交给异步处理模块，异步处理模块完成后按规则推入事件队列，宏任务推宏任务队列，微任务推微任务队列。所以输出2和4.
• 执行玩script中的同步代码，再将微任务队列中最老的任务推入执行栈执行，直到清空微任务。所以输出3；
  浏览器更新渲染，再去宏任务队列中取出嘴来的任务推入执行栈中执行，循环以上步骤，所以输出1.

5.使用

• 在microtask中不要放置复杂的处理程序，防止阻塞UI的渲染；
• 可以使用process.nextTick处理一些比较紧急的事情。因为process.nextTick优先级高于其他微任务。
• 可以在setTimeout回调中处理上轮事件循环中UI渲染的结果；
• 注意不要滥用setInterval和setTimeout，它们并不能保证按时处理的。
• 一些可能会影响到UI的异步操作，可放在promise回调中处理，防止多一轮事件循环导致重复执行UI的渲染。
• 在Node中使用immediate来处理可能会得到更多的保证。