JavaScript 运行机制 及 Vue nextTick原理

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

有两类任务队列:

宏任务队列(macro tasks)和微任务队列(micro tasks),宏任务队列可以有多个,微任务队列只有一个。

  • 宏任务:script(全局任务), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering.
  • 微任务:process.nextTick, Promise, Object.observer, MutationObserver.

上面说 JavaScript 的执行是单线程的,它是基于事件循环的。事件循环大致分为以下几个步骤:

(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。

主线程的执行过程就是一个 tick,而所有的异步结果都是通过 “任务队列” 来调度。消息队列中存放的是一个个的任务(task)。规范中规定 task 分为两大类,分别是 macro task 和 micro task,并且每个 macro task 结束后,都要清空所有的 micro task。

关于 macro task 和 micro task 的概念,这里不会细讲,简单通过一段代码演示他们的执行顺序:

for( qmacroTask of macroTaskQueue ) {
    // 1. Handle current MACRO-TASK
    handleMacroTask();    
    // 2. Handle all MICRO-TASK
    for ( microTask of microTaskQueue ) {
        handleMicroTask( microTask );
    }
}

在浏览器环境中,常见的 macro task有 setTimeout、 MessageChannel、 postMessage、 setImmediate;常见的 micro task 有 MutationObsever 和 Promise.then。

参考文章:

阮一峰 JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop

https://segmentfault.com/a/1190000011198232
https://segmentfault.com/a/1190000012861862

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