javascript事件轮询
JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop
一、为什么JavaScript是单线程?
JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。那么,为什么JavaScript不能有多个线程呢?这样能提高效率啊。
JavaScript的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JavaScript的主要用途是与用户互动,以及操作DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?
所以,为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。
为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。
二、任务队列
单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。
如果排队是因为计算量大,CPU忙不过来,倒也算了,但是很多时候CPU是闲着的,因为IO设备(输入输出设备)很慢(比如Ajax操作从网络读取数据),不得不等着结果出来,再往下执行。
JavaScript语言的设计者意识到,这时主线程完全可以不管IO设备,挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。
于是,所有任务可以分成两种,一种是同步任务(synchronous),另一种是异步任务(asynchronous)。同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;异步任务指的是,不进入主线程、而进入"任务队列"(task queue)的任务,只有"任务队列"通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程执行。
具体来说,异步执行的运行机制如下。(同步执行也是如此,因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。)
(1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。
(2)主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。只要异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。
(3)一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行。
(4)主线程不断重复上面的第三步。
下图就是主线程和任务队列的示意图。
只要主线程空了,就会去读取"任务队列",这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。
三、事件和回调函数
"任务队列"是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在"任务队列"中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列",就是读取里面有哪些事件。
"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。
所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。
"任务队列"是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的,只要执行栈一清空,"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。但是,由于存在后文提到的"定时器"功能,主线程首先要检查一下执行时间,某些事件只有到了规定的时间,才能返回主线程。
四、Event Loop
主线程从"任务队列"中读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)。
为了更好地理解Event Loop,请看下图(转引自Philip Roberts的演讲《Help, I'm stuck in an event-loop》)。
上图中,主线程运行的时候,产生堆(heap)和栈(stack),栈中的代码调用各种外部API,它们在"任务队列"中加入各种事件(click,load,done)。只要栈中的代码执行完毕,主线程就会去读取"任务队列",依次执行那些事件所对应的回调函数。
执行栈中的代码(同步任务),总是在读取"任务队列"(异步任务)之前执行。请看下面这个例子。
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.onload = function (){};
req.onerror = function (){};
req.send();
上面代码中的req.send方法是Ajax操作向服务器发送数据,它是一个异步任务,意味着只有当前脚本的所有代码执行完,系统才会去读取"任务队列"。所以,它与下面的写法等价。
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload = function (){};
req.onerror = function (){};
也就是说,指定回调函数的部分(onload和onerror),在send()方法的前面或后面无关紧要,因为它们属于执行栈的一部分,系统总是执行完它们,才会去读取"任务队列"。
五、定时器
除了放置异步任务的事件,"任务队列"还可以放置定时事件,即指定某些代码在多少时间之后执行。这叫做"定时器"(timer)功能,也就是定时执行的代码。
定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成,它们的内部运行机制完全一样,区别在于前者指定的代码是一次性执行,后者则为反复执行。以下主要讨论setTimeout()。
setTimeout()接受两个参数,第一个是回调函数,第二个是推迟执行的毫秒数。
console.log(1);
setTimeout(function(){console.log(2);},1000);
console.log(3);
上面代码的执行结果是1,3,2,因为setTimeout()将第二行推迟到1000毫秒之后执行。
如果将setTimeout()的第二个参数设为0,就表示当前代码执行完(执行栈清空)以后,立即执行(0毫秒间隔)指定的回调函数。
setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);
上面代码的执行结果总是2,1,因为只有在执行完第二行以后,系统才会去执行"任务队列"中的回调函数。
总之,setTimeout(fn,0)的含义是,指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行,也就是说,尽可能早得执行。它在"任务队列"的尾部添加一个事件,因此要等到同步任务和"任务队列"现有的事件都处理完,才会得到执行。
HTML5标准规定了setTimeout()的第二个参数的最小值(最短间隔),不得低于4毫秒,如果低于这个值,就会自动增加。在此之前,老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。另外,对于那些DOM的变动(尤其是涉及页面重新渲染的部分),通常不会立即执行,而是每16毫秒执行一次。这时使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。
需要注意的是,setTimeout()只是将事件插入了"任务队列",必须等到当前代码(执行栈)执行完,主线程才会去执行它指定的回调函数。要是当前代码耗时很长,有可能要等很久,所以并没有办法保证,回调函数一定会在setTimeout()指定的时间执行。
六、Node.js的Event Loop
Node.js也是单线程的Event Loop,但是它的运行机制不同于浏览器环境。
请看下面的示意图(作者@BusyRich)。
根据上图,Node.js的运行机制如下。
(1)V8引擎解析JavaScript脚本。
(2)解析后的代码,调用Node API。
(3)libuv库负责Node API的执行。它将不同的任务分配给不同的线程,形成一个Event Loop(事件循环),以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎。
(4)V8引擎再将结果返回给用户。
除了setTimeout和setInterval这两个方法,Node.js还提供了另外两个与"任务队列"有关的方法:process.nextTick和setImmediate。它们可以帮助我们加深对"任务队列"的理解。
process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部----下一次Event Loop(主线程读取"任务队列")之前----触发回调函数。也就是说,它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。setImmediate方法则是在当前"任务队列"的尾部添加事件,也就是说,它指定的任务总是在下一次Event Loop时执行,这与setTimeout(fn, 0)很像。请看下面的例子(via StackOverflow)。
process.nextTick(function A() {
console.log(1);
process.nextTick(function B(){console.log(2);});
}); setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED
上面代码中,由于process.nextTick方法指定的回调函数,总是在当前"执行栈"的尾部触发,所以不仅函数A比setTimeout指定的回调函数timeout先执行,而且函数B也比timeout先执行。这说明,如果有多个process.nextTick语句(不管它们是否嵌套),将全部在当前"执行栈"执行。
现在,再看setImmediate。
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
}); setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);
上面代码中,setImmediate与setTimeout(fn,0)各自添加了一个回调函数A和timeout,都是在下一次Event Loop触发。那么,哪个回调函数先执行呢?答案是不确定。运行结果可能是1--TIMEOUT FIRED--2,也可能是TIMEOUT FIRED--1--2。
令人困惑的是,Node.js文档中称,setImmediate指定的回调函数,总是排在setTimeout前面。实际上,这种情况只发生在递归调用的时候。
setImmediate(function (){
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
}); setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);
});
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2
上面代码中,setImmediate和setTimeout被封装在一个setImmediate里面,它的运行结果总是1--TIMEOUT FIRED--2,这时函数A一定在timeout前面触发。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面(即函数B在timeout后面触发),是因为setImmediate总是将事件注册到下一轮Event Loop,所以函数A和timeout是在同一轮Loop执行,而函数B在下一轮Loop执行。
我们由此得到了process.nextTick和setImmediate的一个重要区别:多个process.nextTick语句总是在当前"执行栈"一次执行完,多个setImmediate可能则需要多次loop才能执行完。事实上,这正是Node.js 10.0版添加setImmediate方法的原因,否则像下面这样的递归调用process.nextTick,将会没完没了,主线程根本不会去读取"事件队列"!
process.nextTick(function foo() {
process.nextTick(foo);
});
事实上,现在要是你写出递归的process.nextTick,Node.js会抛出一个警告,要求你改成setImmediate。
另外,由于process.nextTick指定的回调函数是在本次"事件循环"触发,而setImmediate指定的是在下次"事件循环"触发,所以很显然,前者总是比后者发生得早,而且执行效率也高(因为不用检查"任务队列")。
(完)
javascript事件轮询的更多相关文章
- 理解JavaScript中的事件轮询
原文:http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html 为什么JavaScript是单线程 JavaScript语言的一大特点就是单线程,也 ...
- node.js事件轮询(1)
事件轮询(引用) 事件轮询是node的核心内容.一个系统(或者说一个程序)中必须至少包含一个大的循环结构(我称之为"泵"),它是维持系统持续运行的前提.nodejs中一样包含这样的 ...
- 理解Node.js的事件轮询
前言 总括 : 原文地址:理解Node.js的事件轮询 Node小应用:Node-sample 智者阅读群书,亦阅历人生 正文 Node.js的两个基本概念 Node.js的第一个基本概念就是I/O操 ...
- JS中的异步以及事件轮询机制
一.JS为何是单线程的? JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事.那么,为什么JavaScript不能有多个线程呢?这样能提高效率啊.(在JAVA和c#中的异步 ...
- Node.js的异步IO和事件轮询
想象一下,以前我们在写程序时, 如果程序在I/O上阻塞了,当有更多请求过来时,服务器会怎么处理呢?在这种情景中通常会用多线程的方式.一种常见的实现是给每个连接分配一个线程,并为那些连接设置一个线程池 ...
- 12.nodejs事件轮询机制
一:nodejs事件轮询机制 就是 函数的执行顺序 <script type="text/javascript"> setImmediate(function(){ ...
- 浅析libuv源码-node事件轮询解析(2)
上一篇讲了轮询的边角料,这篇进入正题.(竟然真有人看我博客,上两个图给你们整理下思路) 这是轮询总流程图. 下图为本节内容简图. Poll for I/O The loop blocks for I/ ...
- 浅析libuv源码-node事件轮询解析(1)
好久没写东西了,过了一段咸鱼生活,无意中想起了脉脉上面一句话: 始终保持自己的竞争力.所以,继续开写! 一般的JavaScript源码看的已经没啥意思了,我也不会写什么xx入门新手教程,最终决定还是啃 ...
- Node.js的事件轮询Event Loop原理
Node.js的事件轮询Event Loop原理解释 事件轮询主要是针对事件队列进行轮询,事件生产者将事件排队放入队列中,队列另外一端有一个线程称为事件消费者会不断查询队列中是否有事件,如果有事件,就 ...
随机推荐
- 弹出框插件layer使用
layer是一款近年来备受青睐的web弹层组件,她具备全方位的解决方案,致力于服务各水平段的开发人员,您的页面会轻松地拥有丰富友好的操作体验. 插件官方地址:http://layer.layui.co ...
- 基于类(Java)和基于原理(JavaScript)的对象系统的比较
Java:面向对象编程语言,吸收了C++语言的各种优点,丢掉了C++让人头疼的多继承.指针等概念.具有功能强大和简单易用的两大特征.Java具有简单性.面向对象.分布式.健壮性.安全性.平台独立与可移 ...
- Swoole笔记(二)
本文示例代码详见:https://github.com/52fhy/swoole_demo. Task 我们可以在worker进程中投递一个异步任务到task_worker池中.此函数是非阻塞的,执行 ...
- Redis 小白指南(四)- 数据的持久化保存(草稿)
Redis 小白指南(四)- 数据的持久化保存 简介 因为 redis 将数据保存在内存中,很容易诱发的一个问题就是,程序崩溃或服务器重启等情况如何保证数据的正常存储. 当我们以 redis 作为主数 ...
- numpy中linspace用法 (等差数列创建函数)
linspace 函数 是创建等差数列的函数, 最好是在 Matlab 语言中见到这个函数的,近期在学习Python 中的 Numpy, 发现也有这个函数,以下给出自己在学习过程中的一些总结. ( ...
- Unity应用架构设计(11)——一个网络层的构建
对于客户端应用程序,免不了和远程服务打交道.设计一个良好的『服务层』能帮我们规范和分离业务代码,提高生产效率.服务层最核心的模块一定是怎样发送请求,虽然Mono提供了很多C#网络请求类,诸如WebCl ...
- 搭建rtmp直播流服务之3:java开发ffmpeg实现rtsp转rtmp并实现ffmpeg命令的接口化管理架构设计及代码实现
上一篇文章简单介绍了java如何调用ffmpeg的命令:http://blog.csdn.net/eguid_1/article/details/51777716 上上一篇介绍了nginx-rtmp服 ...
- CSS 简单了解(二)
我们第一天说了简单的HTML,第二天说了简单的CSS.那么今天.咱们就来说一说他们的结合如何使用吧! 首先说引用方式,和使用方法吧! 1.内部样式表.(放入<head>中) <hea ...
- android进入adb shell步骤及修改sqlite数据库文件的权限
1 准备工作 (1)将adb.exe从 \Sdk\platform-tools目录下移动到 \Sdk\tools目录下(主要是看emulator这几个文件在哪个文件夹就把adb.exe移动到哪个文件 ...
- [0] Devexpress 控件参数集合
gridview控件/统计功能 比如对“数量”列进行统计,只要在GridControl的设计器中设置SummaryItem: SummaryItem.DisplayFormat = "{ ...