[javascript]并发模型与事件循环(Concurrency model and Event loop)
JavaScript有一个基于事件循环的并发模型,事件循环负责执行代码,收集和处理事件以及执行队列中的子任务。
并发模型与事件循环(Concurrency model and Event loop)
包含对 栈 堆 队列的理解
运行时(runtime)概念
可视化描述
Frame 帧;Stack 栈;Heap 堆;Queue 队列
栈
函数调用形成了一个由若干帧组成的栈,比如:
function foo(b) {
let a = 10 ;
return a + b + 11;
}
function bar(x) {
let y = 3 ;
return foo(x * y);
}
console.log(bar(7));// 42
当调用bar
时,将创建包含bar
的参数和局部变量的第一帧。当bar
调用foo
时,会创建包含foo
参数和局部变量的第二帧,并将其推到的第一个帧之上。当foo
返回时,顶部的帧元素从堆栈中弹出(只留下bar
的调用帧)。 当bar
返回时,最下面的帧也被弹出,此时堆栈为空。
堆
对象Object
被分配到一个堆中,堆只是一个名称,用来表示内存中的一个大区域(大多数是非结构化的)
队列(先进先出)
JavaScript
运行时包含了一个待处理消息的消息队列,每一个消息都关联着一个用以处理这个消息的回调函数。
在事件循环期间的某个时刻,运行时会从最先进入队列的消息开始处理队列中的消息。被处理的消息会被移出队列,并作为输入参数来调用与之关联的函数。
正如前面所提到的,调用一个函数总是会为其创建一个新的栈帧。
函数的处理会一直进行到执行栈再次为空为止;然后事件循环将会处理队列中的下一个消息(如果还有的话)
事件循环
之所以成为“事件循环”,是因为它经常按照类似如下的方式被实现
while (queue.waitForMessage()) {
queue.processNextMessage();
}
queue.waitForMessage()
会同步地等待消息到达(如果当前没有任何消息等待被处理)
执行至完成(Run-to-completion)
每个消息完整地执行后,其它消息才会被执行。这为程序的分析提供了一些优秀的特性,包括:当一个函数执行时,它不会被抢占,只有在它运行完毕之后才回去运行任何其他的代码,才能修改这个函数操作的数据。
这个模型的一个缺点在于当一个消息需要太长时间才能处理完毕时,web应用程序无法处理与用户的交互,例如点击或者滚动。为了缓解这个问题,浏览器一般会弹出一个“这个脚本运行时间过长”的对话框。
一个良好的习惯是缩短单个消息处理时间,并在可能的情况下将一个消息裁剪成多个消息。
添加消息
在浏览器里,每当一个事件发生并且有一个事件监听器绑定在该事件上时,一个消息就会被添加进消息队列。如果没有事件监听器,这个事件将会丢失。
所以当一个带有点击事件处理器的元素被点击时,就会像其他事件一样产生一个类似的消息。
函数setTimeout
接受两个参数:待加入队列的消息和一个时间值(可选,默认为0)。这个时间值代表了消息被实际加入到队列的最小延迟时间。
如果队列中没有其它消息并且栈为空,在这段延迟时间过去之后,消息会被马上处理。但是如果有其它消息,setTimeout消息必须等待其它消息处理完。
因此,第二个参数仅仅表示最少延迟时间,而非确切等待时间。(品,细品)
下面例子演示了这个概念(setTimeout
并不会在计时器到期之后直接执行):
const s = new Date().getSeconds();
setTimeout(function() {
console.log("Run after" + (new Date().getSeconds() - s) + "seconds");
},500)//500ms
while(true) {
if(new Date().getSeconds() - s >= 2) {
console.log("Good, loop for 2 seconds");
break;
}
}
//输出
//Good, looped for 2 seconds
//console.log("Good, looped for 2 seconds"); //说明 setTimeout的回调函数并不是在500ms之后立即执行
零延迟
零延迟实际上并不意味着回调在零毫秒之后就会发出。调用延迟为0(零)毫秒的setTimeout
不会在给定的时间间隔之后执行回调函数。
执行取决于队列中等待任务的数量。
在下面的示例中,消息"this is just a message"将在处理回调中的消息之前写入控制台,因为延迟是运行时处理请求所需的最短时间(不是保证的时间)。
基本上,即使您为setTimeout
指定了特定的时间限制,setTimeout
也需要等待队列消息的所有代码完成后再执行回调。
(function() {
console.log('this is the start');
setTimeout(function cb() {
console.log('Callback 1: this is a msg from callback');
})//has a default time value of 0
console.log('this is just a message');
setTimeout(function cb1() {
console.log('Callback 2: this is a msg from call back');
}, 0);
console.log('this is the end');
})
//输出顺序
//this is the start
//this is just a message
//this is the end
//Callback 1: this is a msg from call back
//Callback 2: this is a msg from call back
多个运行时一起通信 (Several runtimes communicating together)
Web工作者或跨源iframe
有自己的堆栈、堆和消息队列。
两个不同的运行时只能通过postMessage
方法发送消息进行通信。
如果其他运行时侦听消息事件,则此方法将消息添加到其他运行时
永不阻塞
JavaScript的事件循环模型与许多其他语言不同的一个非常有趣的特性是,它永不阻塞。
处理I/O通常通过事件和回调来执行,所以当一个应用正等待一个IndexedDB查询返回或者一个XHR请求返回时,它仍然可以处理其它事情,比如用户输入。
由于历史原因有些例外,如alert
或者同步XHR,但应该尽量避免使用它们例外