JavaScript的单线程和异步详细

前言：

说到JavaScript的单线程（single threaded）和异步（asynchronous），很多同学不禁会想，这不是自相矛盾么？其实，单线程和异步确实不能同时成为一个语言的特性。js选择了成为单线程的语言，所以它本身不可能是异步的，但js的宿主环境（比如浏览器，Node）是多线程的，宿主环境通过某种方式（事件驱动，下文会讲）使得js具备了异步的属性。往下看，你会发现js的机制是多么的简单高效！

浏览器：

js是单线程语言，浏览器只分配给js一个主线程，用来执行任务（函数），但一次只能执行一个任务，这些任务形成一个任务队列排队等候执行，但前端的某些任务是非常耗时的，比如网络请求，定时器和事件监听，如果让他们和别的任务一样，都老老实实的排队等待执行的话，执行效率会非常的低，甚至导致页面的假死。所以，浏览器为这些耗时任务开辟了另外的线程，主要包括http请求线程，浏览器定时触发器，浏览器事件触发线程，这些任务是异步的。下图说明了浏览器的主要线程。

一、任务队列

刚才说到浏览器为网络请求这样的异步任务单独开了一个线程，那么问题来了，这些异步任务完成后，主线程怎么知道呢？答案就是回调函数，整个程序是事件驱动的，每个事件都会绑定相应的回调函数，举个栗子，有段代码设置了一个定时器

setTimeout(function(){
    console.log(time is out);
}，50）;

执行这段代码的时候，浏览器异步执行计时操作，当50ms到了后，会触发定时事件，这个时候，就会把回调函数放到任务队列里。整个程序就是通过这样的一个个事件驱动起来的。
所以说，js是一直是单线程的，浏览器才是实现异步的那个家伙。

说回主线程：

js一直在做一个工作，就是从任务队列里提取任务，放到主线程里执行。下面我们来进行更深一步的理解。

我们把刚才了解的概念和图中做一个对应，上文中说到的浏览器为异步任务单独开辟的线程可以统一理解为WebAPIs，上文中说到的任务队列就是callback queue，我们所说的主线程就是有虚线组成的那一部分，堆（heap）和栈（stack）共同组成了js主线程，函数的执行就是通过进栈和出栈实现的，比如图中有一个foo()函数，主线程把它推入栈中，在执行函数体时，发现还需要执行上面的那几个函数，所以又把这几个函数推入栈中，等到函数执行完，就让函数出栈。等到stack清空时，说明一个任务已经执行完了，这时就会从callback queue中寻找下一个人任务推入栈中（这个寻找的过程，叫做event loop，因为它总是循环的查找任务队列里是否还有任务）。

二、借以解释几个容易困惑的问题

1、setTimeout(f1,0)是什么鬼

这个语句最大的疑问是，f1是不是立刻执行？答案是不一定，因为要看主线程内的命令是否已经执行完了，如下代码：

setTimeout(function(){
console.log(1);
},0);
console.log(2);

2、Ajax请求是否异步

了解完上文内容，我们就知道了，ajax请求内容的时候是异步的，当请求完成后，会触发请求完成的事件，然后把回调函数放入callback queue，等到主线程执行该回调函数时还是单线程的。

3、界面渲染线程是单独开辟的线程

界面渲染线程是单独开辟的线程，是不是DOM一变化，界面就立刻重新渲染？

如果DOM一变化，界面就立刻重新渲染，效率必然很低，所以浏览器的机制规定界面渲染线程和主线程是互斥的，主线程执行任务时，浏览器渲染线程处于挂起状态。

三、如何利用浏览器的异步机制

我们已经知道，js一直是单线程执行的，浏览器为几个明显的耗时任务单独开辟线程解决耗时问题，但是js除了这几个明显的耗时问题外，可能我们自己写的程序里面也会有耗时的函数，这种情况怎么处理呢？我们肯定不能自己开辟单独的线程，但我们可以利用浏览器给我们开放的这几个窗口，浏览器定时器线程和事件触发线程是好利用的，网络请求线程不适合我们使用。下面我们具体看一下：

假设耗时函数是f1，f1是f2的前置任务。

利用定时器触发线程：

function f1(callback){
setTimeout(function(){
    // f1 的代码
    callback();
},0);
}
f1(f2);

这种写法的耦合度高。

利用事件触发线程：

$f1.on('custom',f2);  //这里绑定事件以jQuery写法为例
function f1(){
setTimeout(function(){
    // f1的代码
    $f1.trigger('custom');
},0);
}

这种方法通过绑定自定义事件，对方法一解耦，这样可以通过绑定不同的事件，实现不同的回调函数，但如果应用这种方法过多，不利于阅读程序。

四、异步的好处和适合的场景

异步的好处：

我们直接通过一个例子对同步和异步进行对比，假设有四个任务（编号为1,2,3,4），它们的执行时间都是10ms,其中任务2是任务3的前置任务，任务2需要20ms的响应时间。下面我们做下对比，你就知道怎么实现的非阻塞I/O了。

适合的场景：

可以看出，当我们的程序需要大量I/O操作和用户请求时，js这个具备单线程，异步，事件驱动多种气质的语言是多么应景！相比于多线程语言，它不必耗费过多的系统开销，同时也不必把精力用于处理多线程管理，相比于同步执行的语言，宿主环境的异步和事件驱动机制又让它实现了非阻塞I/O，所以你应该知道它适合什么样的场景了吧！

到此这篇关于JavaScript的单线程和异步详细的文章就介绍到这了,更多相关JavaScript的单线程和异步内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！