从setTimeout谈js运行机制

  众所周知,JavaScript是单线程的编程,什么是单线程,就是说同一时间JavaScript只能执行一段代码,如果这段代码要执行很长时间,那么之后的代码只能尽情地等待它执行完才能有机会执行,不像人一样,人是多线程的,所以你可以一边观看某岛国动作片,一边尽情挥洒汗水。JavaScript单线程机制也是迫不得已,假设有多个线程,同时修改某个dom元素,那么到底是听哪个线程的呢?

  既然已经明确JavaScript是单线程的语言,于是我们想方设法要想出JavaScript的异步方案也就可以理解了。比如执行到某段代码,需求是1000ms后调用方法A,JavaScript没有sleep函数能挂起线程一秒啊?如何能够使得代码做到一边等待A方法执行,一边继续执行下面的代码,仿佛开了两个线程一般?机制的科学家们想出了setTimeout方法。

  setTimeout方法想必大家都已经很熟悉了,那么setTimeout(function(){..}, a)真的是ams后执行对应的回调吗?

setTimeout(function() {
console.log('hello world');
}, 1000); while(true) {};

  1s中之后,控制台并没有像预料中的一样输出字符串,而网页标签上的圈圈一直转啊转,掐指一算,可能陷入while(true){}的死循环中了,可是为什么呢?虽然会陷入死循环可是也得先输出字符串啊!这就要扯到JavaScript运行机制了。

1.javascript运行机制

  一段JavaScript代码到底是如何执行的?阮一峰老师有篇不错的文章(JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop),我就不再重复造*了;如果觉得太长不看的话,我在这里简短地描述下。一段js代码(里面可能包含一些setTimeout、鼠标点击、ajax等事件),从上到下开始执行,遇到setTimeout、鼠标点击等事件,异步执行它们,也就是将他们放到任务队列中,此时并不会影响代码主体继续往下执行(当线程中没有执行任何同步代码的前提下才会执行异步代码),一旦异步事件执行完,回调函数返回,将它们按次序加到执行队列中,这时要注意了,如果主体代码没有执行完的话,是永远也不会触发callback的,这也就是上面的一段代码导致浏览器假死的原因(主体代码中的while(true){}还没执行完)。

  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。

  "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。

2.setTimeout VS setInterval

根据前文描述,我们大概懂了以上setInterval回调函数的执行时间差<=10ms,因为可能会由于线程阻塞,使得一系列的回调全部在排队。用setTimeout实现的setInterval效果呢?

从setTimeout谈js运行机制
// 1
function func() {
setTimeout(function() {
// some code
func();
}, 10);
} func(); // 2
setTimeout(function() {
// some code
setTimeout(arguments.callee, 1000);
}, 10);
从setTimeout谈js运行机制

  很显然两个回调之间的间隔是>10ms的,因为前面一个回调在队列中排队,如果没有等到,是不会执行下面的回调的,而>10ms是因为回调中的代码也要执行时间。换句话说,setInterval的回调是并列的,前一个回调(有没有执行)并不会影响后一个回调(插入队列),而setTimeout之间的回调是嵌套的,后一个回调是前一个回调的回调,只有前一个回调执行了,才会把下一个setTimeout事件加入到任务队列。

具体的实现请参见我之前写的《用setTimeout实现setInterval》

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