javaScript執行機制瞭解

一、JavaScript為什麼是單執行緒？

JavaScript語言的一大特點就是單執行緒，也就是說，同一個時間只能做一件事。那麼，為什麼JavaScript不能有多個執行緒呢？這樣能提高效率啊。

JavaScript的單執行緒，與它的用途有關。作為瀏覽器指令碼語言，JavaScript的主要用途是與使用者互動，以及操作DOM。這決定了它只能是單執行緒，否則會帶來很複雜的同步問題。比如，假定JavaScript同時有兩個執行緒，一個執行緒在某個DOM節點上新增內容，另一個執行緒刪除了這個節點，這時瀏覽器應該以哪個執行緒為準？

所以，為了避免複雜性，從一誕生，JavaScript就是單執行緒，這已經成了這門語言的核心特徵，將來也不會改變。

為了利用多核CPU的計算能力，HTML5提出Web Worker標準，允許JavaScript指令碼建立多個執行緒，但是子執行緒完全受主執行緒控制，且不得操作DOM。所以，這個新標準並沒有改變JavaScript單執行緒的本質。

1、任務佇列

單執行緒就意味著，所有任務需要排隊，前一個任務結束，才會執行後一個任務。如果前一個任務耗時很長，後一個任務就不得不一直等著。

如果排隊是因為計算量大，CPU忙不過來，倒也算了，但是很多時候CPU是閒著的，因為IO裝置（輸入輸出裝置）很慢（比如Ajax操作從網路讀取資料），不得不等著結果出來，再往下執行。

JavaScript語言的設計者意識到，這時主執行緒完全可以不管IO裝置，掛起處於等待中的任務，先執行排在後面的任務。等到IO裝置返回了結果，再回過頭，把掛起的任務繼續執行下去。

於是，所有任務可以分成兩種，一種是同步任務（synchronous），另一種是非同步任務（asynchronous）。同步任務指的是，在主執行緒上排隊執行的任務，只有前一個任務執行完畢，才能執行後一個任務；非同步任務指的是，不進入主執行緒、而進入"任務佇列"（task queue）的任務，只有"任務佇列"通知主執行緒，某個非同步任務可以執行了，該任務才會進入主執行緒執行。

具體來說，非同步執行的執行機制如下。（同步執行也是如此，因為它可以被視為沒有非同步任務的非同步執行。）

（1）所有同步任務都在主執行緒上執行，形成一個執行棧（execution context stack）。

（2）主執行緒之外，還存在一個"任務佇列"（task queue）。只要非同步任務有了執行結果，就在"任務佇列"之中放置一個事件。

（3）一旦"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"，看看裡面有哪些事件。那些對應的非同步任務，於是結束等待狀態，進入執行棧，開始執行。

（4）主執行緒不斷重複上面的第三步。

如圖所示:

只要主執行緒空了，就會去讀取"任務佇列"，這就是JavaScript的執行機制。這個過程會不斷重複。

2、事件和回撥函式

"任務佇列"是一個事件的佇列（也可以理解成訊息的佇列），IO裝置完成一項任務，就在"任務佇列"中新增一個事件，表示相關的非同步任務可以進入"執行棧"了。主執行緒讀取"任務佇列"，就是讀取裡面有哪些事件。

"任務佇列"中的事件，除了IO裝置的事件以外，還包括一些使用者產生的事件（比如滑鼠點選、頁面滾動等等）。只要指定過回撥函式，這些事件發生時就會進入"任務佇列"，等待主執行緒讀取。

所謂"回撥函式"（callback），就是那些會被主執行緒掛起來的程式碼。非同步任務必須指定回撥函式，當主執行緒開始執行非同步任務，就是執行對應的回撥函式。

"任務佇列"是一個先進先出的資料結構，排在前面的事件，優先被主執行緒讀取。主執行緒的讀取過程基本上是自動的，只要執行棧一清空，"任務佇列"上第一位的事件就自動進入主執行緒。但是，由於存在後文提到的"定時器"功能，主執行緒首先要檢查一下執行時間，某些事件只有到了規定的時間，才能返回主執行緒。

3、Event Loop

主執行緒從"任務佇列"中讀取事件，這個過程是迴圈不斷的，所以整個的這種執行機制又稱為Event Loop（事件迴圈）。

為了更好地理解Event Loop，請看下圖（轉引自Philip Roberts的演講《Help, I'm stuck in an event-loop》）。

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。

執行棧中的程式碼（同步任務），總是在讀取"任務佇列"（非同步任務）之前執行。請看下面這個例子。

var req = new XMLHttpRequest();

req.open('GET', url);

req.onload = function (){};

req.onerror = function (){};

req.send();

上面程式碼中的req.send方法是Ajax操作向伺服器傳送資料，它是一個非同步任務，意味著只有當前指令碼的所有程式碼執行完，系統才會去讀取"任務佇列"。所以，它與下面的寫法等價。

varreq =newXMLHttpRequest();

req.open('GET', url);

req.send();

req.onload = function (){};

req.onerror = function (){};

也就是說，指定回撥函式的部分（onload和onerror），在send()方法的前面或後面無關緊要，因為它們屬於執行棧的一部分，系統總是執行完它們，才會去讀取"任務佇列"。

4、定時器

除了放置非同步任務的事件，"任務佇列"還可以放置定時事件，即指定某些程式碼在多少時間之後執行。這叫做"定時器"（timer）功能，也就是定時執行的程式碼。

定時器功能主要由setTimeout()和setInterval()這兩個函式來完成，它們的內部執行機制完全一樣，區別在於前者指定的程式碼是一次性執行，後者則為反覆執行。以下主要討論setTimeout()。

setTimeout()接受兩個引數，第一個是回撥函式，第二個是推遲執行的毫秒數。

console.log(1);

setTimeout(function(){console.log(2);},1000);

console.log(3);

上面程式碼的執行結果是1，3，2，因為setTimeout()將第二行推遲到1000毫秒之後執行。

如果將setTimeout()的第二個引數設為0，就表示當前程式碼執行完（執行棧清空）以後，立即執行（0毫秒間隔）指定的回撥函式。

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

上面程式碼的執行結果總是2，1，因為只有在執行完第二行以後，系統才會去執行"任務佇列"中的回撥函式。

總之，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務在主執行緒最早可得的空閒時間執行，也就是說，儘可能早得執行。它在"任務佇列"的尾部新增一個事件，因此要等到同步任務和"任務佇列"現有的事件都處理完，才會得到執行。

HTML5標準規定了setTimeout()的第二個引數的最小值（最短間隔），不得低於4毫秒，如果低於這個值，就會自動增加。在此之前，老版本的瀏覽器都將最短間隔設為10毫秒。另外，對於那些DOM的變動（尤其是涉及頁面重新渲染的部分），通常不會立即執行，而是每16毫秒執行一次。這時使用requestAnimationFrame()的效果要好於setTimeout()。

需要注意的是，setTimeout()只是將事件插入了"任務佇列"，必須等到當前程式碼（執行棧）執行完，主執行緒才會去執行它指定的回撥函式。要是當前程式碼耗時很長，有可能要等很久，所以並沒有辦法保證，回撥函式一定會在setTimeout()指定的時間執行。

二. js的基礎計算題

1.翻轉字串

例子（要求：先把字串轉化成陣列，再借助陣列的reverse方法翻轉陣列順序，最後把陣列轉化成字串)

function reverseString(str) {

str=str.split('').reverse().join('');

return str;}

reverseString("hello");
//split方法把字串轉換成陣列
//reverse方法翻轉陣列順序
//join方法來把陣列轉換成字串

2.計算一個整數的階乘

例子（如果用字母n來代表一個整數，階乘代表著所有小於或等於n的整數的乘積。階乘通常簡寫成 n! ； 例如: 5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120）

要求：factorialize(0)應該返回 1.

function factorialize(num) {

if(num<1){

return 1;

}else{

return num*factorialize(num-1);

}

}

factorialize(5);

3、如果給定的字串是迴文，返回true，反之，返回false。

如果一個字串忽略標點符號、大小寫和空格，正著讀和反著讀一模一樣，那麼這個字串就是palindrome(迴文)。

注意需要去掉字串多餘的標點符號和空格，然後把字串轉化成小寫來驗證此字串是否為迴文。

function palindrome(str) {

astr=str.replace(/[^0-9A-Za-z]/g,'').toLowerCase();

bstr=astr.split("").reverse().join("");

if(astr===bstr){

return true;

}else{

return false;

}

}

palindrome("eye");

//正則表示式還可以是：astr=str.replace(/[\ |\~|\`|\!|\@|\#|\$|\%|\^|\&|\*|\(|\)|\|\_|\+|\=|\||\\|\[|\]|\{|\}|\;|\:|\"|\'|\,|\<|\.|\>|\/|\?]/g,"").toLowerCase();

4、找到提供的句子中最長的單詞，並計算它的長度。

注意：函式的返回值應該是一個數字。

function findLongestWord(str) {

//轉化成陣列

var astr=str.split( " " );

//對陣列中每個元素的字串長度進行比較，按照字串長度由大至小排列陣列順序。

var bstr=astr.sort(function(a,b){

return b.length-a.length;

});

//取出陣列中第一個元素(也就是最大長度的字串）

var lenMax= bstr[0].length;

//返回長度值

return lenMax;

}

findLongestWord("The quick brown fox jumped over the lazy dog");//結果：6

5、確保字串的每個單詞首字母都大寫，其餘部分小寫。

function titleCase(str) {

var astr=str.toLowerCase().split(" ");

for(var i=0 ; i<astr.length; i++){

astr[i]=astr[i][0].toUpperCase()+astr[i].substring(1,astr[i].length);

}

var string=astr.join(" ");

return string;

}

titleCase("I'm a little tea pot");

//結果：I'm A Little Tea Pot