Javascript是單執行緒的深入分析
面試的時候發現99%的童鞋不理解為什麼JavaScript是單執行緒的卻能讓AJAX非同步傳送和回撥請求,還有setTimeout也看起來像是多執行緒的?還有non-blocking IO, event loop等概念很不清楚。來深入分析一下:
首先看下面的程式碼:
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。為什麼?
Javascript是單執行緒的
因為JS執行在瀏覽器中,是單執行緒的,每個window一個JS執行緒,既然是單執行緒的,在某個特定的時刻只有特定的程式碼能夠被執行,並阻塞其它的程式碼。而瀏覽器是事件驅動的(Event driven),瀏覽器中很多行為是非同步(Asynchronized)的,會建立事件並放入執行佇列中。javascript引擎是單執行緒處理它的任務佇列,你可以理解成就是普通函式和回撥函式構成的佇列。當非同步事件發生時,如mouse click, a timer firing, or an XMLHttpRequest completing(滑鼠點選事件發生、定時器觸發事件發生、XMLHttpRequest完成回撥觸發等),將他們放入執行佇列,等待當前程式碼執行完成。
非同步事件驅動
前面已經提到瀏覽器是事件驅動的(Event driven),瀏覽器中很多行為是非同步(Asynchronized)的,例如:滑鼠點選事件、視窗大小拖拉事件、定時器觸發事件、XMLHttpRequest完成回撥等。當一個非同步事件發生的時候,它就進入事件佇列。瀏覽器有一個內部大訊息迴圈,Event Loop(事件迴圈),會輪詢大的事件佇列並處理事件。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),這個非同步事件就被放入事件佇列等待處理,只有前面的處理完畢了,空閒了才會執行這個事件。setTimeout也是一樣,當呼叫的時候,js引擎會啟動定時器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佇列等待處理(瀏覽器不忙的時候才會真正執行)。
每個瀏覽器具體實現主事件佇列不盡相同,這不談了。
瀏覽器不是單執行緒的
雖然JS執行在瀏覽器中,是單執行緒的,每個window一個JS執行緒,但瀏覽器不是單執行緒的,例如Webkit或是Gecko引擎,都可能有如下執行緒:
- javascript引擎執行緒
- 介面渲染執行緒
- 瀏覽器事件觸發執行緒
- Http請求執行緒
很多童鞋搞不清,如果js是單執行緒的,那麼誰去輪詢大的Event loop事件佇列?答案是瀏覽器會有單獨的執行緒去處理這個佇列。
Ajax非同步請求是否真的非同步?
很多童鞋搞不清楚,既然說JavaScript是單執行緒執行的,那麼XMLHttpRequest在連線後是否真的非同步?
其實請求確實是非同步的,這請求是由瀏覽器新開一個執行緒請求(見前面的瀏覽器多執行緒)。當請求的狀態變更時,如果先前已設定回撥,這非同步執行緒就產生狀態變更事件放到 JavaScript引擎的事件處理佇列中等待處理。當瀏覽器空閒的時候出佇列任務被處理,JavaScript引擎始終是單執行緒執行回撥函式。javascript引擎確實是單執行緒處理它的任務佇列,能理解成就是普通函式和回撥函式構成的佇列。
總結一下,Ajax請求確實是非同步的,這請求是由瀏覽器新開一個執行緒請求,事件回撥的時候是放入Event loop單執行緒事件佇列等候處理。
setTimeout(func, 0)為什麼有時候有用?
寫js多的童鞋可能發現,有時候加一個setTimeout(func, 0)非常有用,為什麼?難道是模擬多執行緒嗎?錯!前面已經說過了,javascript是JS執行在瀏覽器中,是單執行緒的,每個window一個JS執行緒,既然是單執行緒的,setTimeout(func, 0)神奇在哪兒?那就是告訴js引擎,在0ms以後把func放到主事件佇列中,等待當前的程式碼執行完畢再執行,注意:重點是改變了程式碼流程,把func的執行放到了等待當前的程式碼執行完畢再執行。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執行是放在一個執行緒中,執行緒阻塞會導致介面無法更新渲染)
- 重新評估”script is running too long”警告
- 改變執行順序
例如:下面的例子,點選按鈕就會顯示"calculating....",如果刪除setTimeout就不會。因為reDraw事件被進入事件佇列到長時間操作的最後才能被執行,所以無法重新整理。
<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,但會放到佇列裡執行,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,放入執行佇列,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可以實現多執行緒並行下載外部資源,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是單執行緒的,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檔案併發下載沒有多大意義。
要實現非阻塞js(non-blocking javascript)有兩個方法:1. html5 2. 動態載入js
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載入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載入js的函式 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); }