js事件驅動

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面試的時候發現99%的童鞋不理解爲什麼JavaScript是單線程的卻能讓AJAX異步發送和回調請求,還有setTimeout也看起來像是多線程的?還有non-blocking IO, event loop等概念很不清楚。來深入分析一下:

首先看下面的代碼:

function foo() {
    console.log( 'first' );
    setTimeout( ( function(){ console.log( 'second' ); } ), 5);

}

for (var i = 0; i < 1000000; i++) {
    foo();
}

執行結果會首先全部輸出first,然後全部輸出second;儘管中間的執行會超過5ms。爲什麼?

Javascript是單線程的

因爲JS運行在瀏覽器中,是單線程的,每個window一個JS線程,既然是單線程的,在某個特定的時刻只有特定的代碼能夠被執行,並阻塞其它的代碼。而瀏覽器是事件驅動的(Event driven),瀏覽器中很多行爲是異步(Asynchronized)的,會創建事件並放入執行隊列中javascript引擎是單線程處理它的任務隊列,你可以理解成就是普通函數和回調函數構成的隊列。當異步事件發生時,如mouse click, a timer firing, or an XMLHttpRequest completing(鼠標點擊事件發生、定時器觸發事件發生、XMLHttpRequest完成回調觸發等),將他們放入執行隊列,等待當前代碼執行完成。

異步事件驅動

前面已經提到瀏覽器是事件驅動的(Event driven),瀏覽器中很多行爲是異步(Asynchronized)的,例如:鼠標點擊事件、窗口大小拖拉事件、定時器觸發事件、XMLHttpRequest完成回調等。當一個異步事件發生的時候,它就進入事件隊列。瀏覽器有一個內部大消息循環,Event Loop(事件循環),會輪詢大的事件隊列並處理事件。例如,瀏覽器當前正在忙於處理onclick事件,這時另外一個事件發生了(如:window onSize),這個異步事件就被放入事件隊列等待處理,只有前面的處理完畢了,空閒了纔會執行這個事件。setTimeout也是一樣,當調用的時候,js引擎會啓動定時器timer,大約xxms以後執行xxx,當定時器時間到,就把該事件放到主事件隊列等待處理(瀏覽器不忙的時候纔會真正執行)。

每個瀏覽器具體實現主事件隊列不盡相同,這不談了。

瀏覽器不是單線程的

雖然JS運行在瀏覽器中,是單線程的,每個window一個JS線程,但瀏覽器不是單線程的,例如Webkit或是Gecko引擎,都可能有如下線程:

  • javascript引擎線程
  • 界面渲染線程
  • 瀏覽器事件觸發線程
  • Http請求線程

很多童鞋搞不清,如果js是單線程的,那麼誰去輪詢大的Event loop事件隊列?答案是瀏覽器會有單獨的線程去處理這個隊列

Ajax異步請求是否真的異步?

很多童鞋搞不清楚,既然說JavaScript是單線程運行的,那麼XMLHttpRequest在連接後是否真的異步?
其實請求確實是異步的,這請求是由瀏覽器新開一個線程請求(見前面的瀏覽器多線程)。當請求的狀態變更時,如果先前已設置回調,這異步線程就產生狀態變更事件放到 JavaScript引擎的事件處理隊列中等待處理。當瀏覽器空閒的時候出隊列任務被處理,JavaScript引擎始終是單線程運行回調函數。javascript引擎確實是單線程處理它的任務隊列,能理解成就是普通函數和回調函數構成的隊列

總結一下,Ajax請求確實是異步的,這請求是由瀏覽器新開一個線程請求,事件回調的時候是放入Event loop單線程事件隊列等候處理

setTimeout(func, 0)爲什麼有時候有用?

寫js多的童鞋可能發現,有時候加一個setTimeout(func, 0)非常有用,爲什麼?難道是模擬多線程嗎?錯!前面已經說過了,javascript是JS運行在瀏覽器中,是單線程的,每個window一個JS線程,既然是單線程的,setTimeout(func, 0)神奇在哪兒?那就是告訴js引擎,在0ms以後把func放到主事件隊列中,等待當前的代碼執行完畢再執行,注意:重點是改變了代碼流程,把func的執行放到了等待當前的代碼執行完畢再執行。這就是它的神奇之處了。它的用處有三個:

  • 讓瀏覽器渲染當前的變化(很多瀏覽器UI render和js執行是放在一個線程中,線程阻塞會導致界面無法更新渲染)
  • 重新評估”script is running too long”警告
  • 改變執行順序

例如:下面的例子,點擊按鈕就會顯示”calculating….”,如果刪除setTimeout就不會。因爲reDraw事件被進入事件隊列到長時間操作的最後才能被執行,所以無法刷新。

<button id='do'> Do long calc!</button>
<div id='status'></div>
<div id='result'></div>


$('#do').on('click', function(){

  $('#status').text('calculating....'); //此處會觸發redraw事件的fired,但會放到隊列裏執行,直到long()執行完。

  // without set timeout, user will never see "calculating...."
  //long();//執行長時間任務,阻塞

  // with set timeout, works as expected
  setTimeout(long,50);//用定時器,大約50ms以後執行長時間任務,放入執行隊列,但在redraw之後了,根據先進先出原則

 })
function long(){
  var result = 0
  for (var i = 0; i<1000; i++){
    for (var j = 0; j<1000; j++){
      for (var k = 0; k<1000; k++){
        result = result + i+j+k
      }
    } 
  }
  $('#status').text('calclation done') // has to be in here for this example. or else it will ALWAYS run instantly. This is the same as passing it a callback 
}

非阻塞js的實現(non-blocking javascript)

js在瀏覽器中需要被下載、解釋並執行這三步。在html body標籤中的script都是阻塞的。也就是說,順序下載、解釋、執行。儘管Chrome可以實現多線程並行下載外部資源,例如:script file、image、frame等(css比較複雜,在IE中不阻塞下載,但Firefox阻塞下載)。但是,由於js是單線程的,所以儘管瀏覽器可以併發加快js的下載,但必須依次執行。所以chrome中image圖片資源是可以併發下載的,但外部js文件併發下載沒有多大意義。

這裏寫圖片描述

要實現非阻塞js(non-blocking javascript)有兩個方法:1. html5 2. 動態加載js

首先一種辦法是HTML5的defer和async關鍵字:

defer

<script type="text/javascript" defer src="foo.js"></script>

async

<script type="text/javascript" async src="foo.js"></script>

然後第二種方法是動態加載js:


setTimeout(function(){
    var script = document.createElement("script");
    script.type = "text/javascript";
    script.src = "foo.js";
    var head = true; //加在頭還是尾
    if(head)
      document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
    else
      document.body.appendChild(script); 
}, 0);

//另外一個獨立的動態加載js的函數
function loadJs(jsurl, head, callback){
    var script=document.createElement('script');
    script.setAttribute("type","text/javascript");

    if(callback){
        if (script.readyState){  //IE
            script.onreadystatechange = function(){
                if (script.readyState == "loaded" ||
                        script.readyState == "complete"){
                    script.onreadystatechange = null;
                    callback();
                }
            };
        } else {  //Others
            script.onload = function(){
                callback();
            };
        }
    }
    script.setAttribute("src", jsurl);

    if(head)
     document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script); 
    else
      document.body.appendChild(script); 

}
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