js與Nodejs的單線程和異步--初探

Event Loop

• Event Loop : 瀏覽器使用 Event Loop 來協調 DOM 事件、UI 渲染、腳本執行和網絡事件等。
• Task Queue (Event Queue) ：每當 DOM 事件、計時器事件或者網絡事件被觸發時，它們的回調函數和 Context 都會被壓入 Event Queue，而 Event Loop 則會從中取出回調函數並執行。

雖然JavaScript是單線程的（按順序執行的主線程），但維護事件隊列的是另一個線程（Event Loop）。每當某個事件被觸發，它的回調函數就會等待在這個隊列（Event Queue）里。

異步方法最主要有2點，一個是不阻塞當前代碼的執行，另一個是有回調方法。即異步方法運行完可以通知主線程。

Event Loop有browsing contexts和 workers兩種類型。一個event loop可以有一個或多個task queues。來自同一個task source的所有tasks必須放入同一個task queue。

通常有4種task source：DOM manipulation task source，user interaction task source，networking task source和history traversal task source。

同一個task queue是按先進先出順序執行的。瀏覽器可以根據task queue中task source的不同，給予task queue不同的優先級。即由瀏覽器決定挑哪一個task queue中的隊首task執行。

 

      瀏覽器的三個常駐線程

瀏覽器是多線程的，它們在內核制控下相互配合以保持同步。一個瀏覽器至少實現三個常駐線程：JavaScript引擎線程，GUI渲染線程，瀏覽器事件觸發線程（UI線程）。

1) javascript引擎是基於事件驅動單線程執行的。JS引擎一直等待着event loop中任務的到來，然后加以處理（只有當前函數執行棧執行完畢，才會去任務隊列中取任務執行）。瀏覽器無論什么時候都只有一個JS線程在運行JS程序。

2) UI渲染線程負責渲染瀏覽器界面，當界面需要重繪（Repaint）或由於某種操作引發回流(reflow)時,該線程就會執行。但是 GUI渲染線程與JS引擎是互斥的，當JS引擎執行時GUI線程會被掛起，JS對頁面的操作即GUI的更新也會被保存在一個隊列中，等到JS引擎空閑時才有機會被執行。這就是JS阻塞頁面加載。

3) 事件觸發線程，當一個事件被觸發時該線程會把事件添加到任務隊列的隊尾，等待JS引擎的處理。這些事件可以來自JavaScript引擎當前執行的代碼塊調用setTimeout/ajax添加一個任務,也可以來自瀏覽器其他線程如鼠標點擊添加的任務。但由於JS的單線程關系，所有這些事件都得排隊等待JS引擎處理。

javascript要等主線程空了才會去查看子線程有沒有回調內容。異步的任務執行的順序是不固定的，主要看返回的速度。

function f() {
  console.log("foo");
  setTimeout(g, 0);
  console.log("baz");
  h();
}

function g() {
  console.log("bar");
}

function h() {
  console.log("blix");
}

f();
輸出的結果為：foo 、baz 、 blix 、bar

 

瀏覽器的多線程技術

Web Worker（可開啟獨立運行在瀏覽器后台的js環境）

 

Nodejs的異步任務執行流程

用戶寫的代碼是單線程的，但nodejs內部並不是單線程！

node.js的事件模型：

Node.js不是用多個線程為每個請求執行工作的，相反而是它把所有工作添加到一個事件隊列中，然后有一個單獨線程，來循環提取隊列中的事件。事件循環線程抓取事件隊列中最上面的條目，執行它，然后抓取下一個條目。當執行長期運行或有阻塞I/O的代碼時，注意這里：它不會被阻塞，會繼續提取下一個事件，而對於被阻塞的事件Node.js會從線程池中取出一個線程來運行這個被阻塞的代碼，同時把當前事件本身和它的回調事件一同添加到事件隊列（callback嵌套callback）。

當Node.js事件隊列中的所有事件都被執行完成時，Node.js應用程序終止。

 

Nodejs架構

        NodeJS的顯著特點：異步機制、事件驅動。

點餐的廚房的例子：整個過程沒有阻塞新用戶的連接，也不需要維護連接。

基於這樣的機制，理論上陸續有用戶請求連接，NodeJS都可以進行響應，因此NodeJS能支持比Java、php程序更高的並發量。

雖然維護事件隊列也需要成本，再由於NodeJS是單線程，事件隊列越長，得到響應的時間就越長，並發量上去還是會力不從心。

RESTful API是NodeJS最理想的應用場景，可以處理數萬條連接，本身沒有太多的邏輯，只需要請求API，組織數據進行返回即可。