JavaScript Event Loop

JavaScript 代码的运行机制,主要依靠 Event Loop(事件循环)来实现的,在弄清楚整个机制之前,我们先要了解如下概念:

  • single-thread(单线程)
  • heap(堆内存)
  • stack(栈内存)
  • gc(垃圾回收)
  • timers(定时器)
  • 任务队列
    • macro-task or Task(宏任务)
    • micro-task or Job(微任务)

一些概念

single-thread(单线程)

众所周知,一个正在运行的程序至少有一个进程,当然大多数情况下一个程序会开启一个进程,每一个进程都有它们自己的地址空间,计算机会给它分配一定的内存空间(堆内存、栈内存),也会给予它一些 CPU 计算资源,通俗的讲:“进程就是执行中的程序”。那么,计算机资源本身是有限的,如何才能合理的利用这些资源呢,那么又引出了线程的概念,一个进程会管理至少一个线程,通过对线程的合理调度,来达到高效合理的共同完成多件事情,这就是多线程。

那么只有一个线程的程序就是单线程了。那么从理论上来说,多线程肯定是比单线程更加的高效,为什么 JavaScript 要设计成单线程的呢?我们先看看多线程和单线程的优缺点:

  • 多线程
    • 优点:充分利用 CPU 资源,提高效率。
    • 缺点:增加了更多的消耗(线程调度管理等);增加了复杂度用来保证线程之间同步。
  • 单线程
    • 优点:开销小;复杂度低;资源共享性好。
    • 缺点:一个线程崩溃,整个程序崩溃;

我相信任何一个语言或者框架的设计者,都会去做相应的平衡,并不是只有1和0之分,我们从应用场景来讲,单线程也好多线程也罢,其实都是可以做到的,或许这也是设计者的偏好吧。

heap(堆内存)

程序中(JavaScript)声明的引用类型(例如:Object、Array、Function)都存放在堆中。它遵循先进先出原则,由系统自动分配和释放。

stack(栈内存)

程序中声明的基本类型(例如:Boolean、Number、String、Undefined、Null),以及主程序函数的执行,都存储在栈中。它遵循先进后出原则,由程序本身来分配和释放。

我们来看看下面这段代码:

function bar() {
    console.log(1);
}

function foo() {
    console.log(2);
    bar();
}

setTimeout(() => {
    console.log(3)
});

foo();
eventloop-stack.png
  • 入栈
    • main()
    • main()-setTimeout() // setTimeout 为异步任务,会将 console.log(3) 放入任务队列后,立即出栈
    • main()
    • main()-foo()
    • main()-foo()-console.log(2) // console.log(2) 内部没有调用任何函数,执行完后,立即出栈
    • main()-foo()-bar()
    • main()-foo()-bar()-console.log(1)
  • 出栈
    • main()-foo()-bar()
    • main()-foo()
    • main()
  • 栈内没有任何内容,此时可以获取任务队列中的任务
    • main()
    • main()-console.log(3)
    • main()

gc(垃圾回收)

JavaScript 中的垃圾回收机制大概有两种:标记清除法和引用计数法。

标记清除法:函数中会声明很多变量,当函数进入执行环境时,垃圾回收器将这些变量标记为“进入环境”,当函数执行结束后,这些变量会被标记为“离开环境”,垃圾回收器会定期销毁并回收这些标记为“离开环境”变量所占有的内存空间。

function foo(){
    var x = 1; // 进入环境
    var y = 2; // 进入环境
}
foo(); // 执行完毕之后 x、y 被标 “离开环境”,将会被回收

引用计数法:它会跟踪每个变量的引用次数,如果该变量被引用一次,那么它的引用次数会被加 1;相反,当引用了该变量的变量,取得了另外一个值,此时该变量的引用被减 1。在反复的加减中,变量被引用的计数会变为 0,此刻说明这个值已经无法访问了,它将会被垃圾回收器销毁并回收。不过这种方式会出现问题:

function foo() {
    var x = {}; // x 引用: 0
    var y = x;  // x 引用: 1
    var z = x;  // x 引用: 2
    var y = {}; // x 引用: 1
}

上面的例子中,x 最后引用计数为 1,它将永远不会被销毁。

timers(定时器)

TODO...

任务队列

前面说过 JavaScript 是单线程的,它是如何去处理这些异步任务和事件呢?主线程执行的时候,当它发现一个异步任务时,会将该任务放入一个任务队列中,当主线程完成当前任务后,才会从任务队列中获取新任务一个一个执行。当然任务队列分两种:

  • macro-task: script(整体代码), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering
  • micro-task: process.nextTick, Promises(这里指浏览器实现的原生 Promise),Object.observe, MutationObserver

Event Loop

有了上面的概念后,我们再来了解事件循环。在 JavaScript 单线程的设计中,又如何做到一些事件、异步调用、网络请求、io 读取等各种不同的任务操作并且不影响性能的呢?这就由任务队列来管理这么多不同的任务,不同任务队列之间的工作流程和关系,形成了 Event Loop(事件循环)。

前面我们说过宏任务和微任务,任务执行过程如下图:

eventloop-flowchart.png
  • 主程序在宏任务队列中,Javascript 引擎会先执行宏任务
  • 当宏任务执行结束后,再检查微任务队列是否有任务可以执行
    • 如果没有,继续执行下一个宏任务
  • 如果有,会完成微任务队列中的所有任务

上面描述的仅仅是宏任务和微任务的执行流程,那么我们纵观整个程序在计算机中的运行过程:

eventloop.png
  • Javascript 环境会将主程序的任务逐个压入内存栈中,并执行程序;
  • 当内存栈中的任务遇到异步操作时,会调用浏览器API,将任务放入相应的任务队列中;
  • Event loop 会分配不同队列中的任务,将他们压入内存栈中执行;
  • 不断的反复进行上述 3 步;

这样一来,就形成了 Javascript 整个环境的 Event loop。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 221,695评论 6 515
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 94,569评论 3 399
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 168,130评论 0 360
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 59,648评论 1 297
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 68,655评论 6 397
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 52,268评论 1 309
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,835评论 3 421
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,740评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 46,286评论 1 318
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 38,375评论 3 340
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,505评论 1 352
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 36,185评论 5 350
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,873评论 3 333
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,357评论 0 24
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,466评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,921评论 3 376
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,515评论 2 359

推荐阅读更多精彩内容

  • 前言:在面试中经常会换着法考代码的执行顺序: like this: like this: 其实考研的都是我们队Ja...
    前端开发工程师老唐阅读 83评论 0 0
  • Swift1> Swift和OC的区别1.1> Swift没有地址/指针的概念1.2> 泛型1.3> 类型严谨 对...
    cosWriter阅读 11,111评论 1 32
  • JavaScript是单线程的,也就是在同一个事件内,只能做一件事; JavaScript任务被分为: 同步任务和...
    放风筝的小小马阅读 379评论 0 0
  • 这篇文章学习 jake 一次分享,首先感谢 jake 的分享,当然我们都是学习别人,但是我个人并不是简单地传递或翻...
    zidea阅读 544评论 0 11
  • 日子每一天都一样的过,但每一天都值得用心过。从晨起的一个深呼吸开始,像一个孩子一样,用好奇和天真的眼睛去探索每天生...
    98f1ded3f369阅读 288评论 0 2