JavaScript的setTimeout与setInterval是两个很容易欺骗别人感情的方法,因为我们开始常常以为调用了就会按既定的方式执行, 我想不少人都深有同感, 例如
setTimeout( function(){ alert('你好!'); } , 0);
setInterval( callbackFunction , 100);
认为setTimeout中的问候方法会立即被执行,因为这并不是凭空而说,而是JavaScript API文档明确定义第二个参数意义为隔多少毫秒后,回调方法就会被执行. 这里设成0毫秒,理所当然就立即被执行了.
同理对setInterval的callbackFunction方法每间隔100毫秒就立即被执行深信不疑!
但随着JavaScript应用开发经验不断的增加和丰富,有一天你发现了一段怪异的代码而百思不得其解:
div.onclick = function(){
setTimeout( function(){document.getElementById('inputField').focus();}, 0);
};
既然是0毫秒后执行,那么还用setTimeout干什么, 此刻, 坚定的信念已开始动摇.
直到最后某一天 , 你不小心写了一段糟糕的代码:
setTimeout( function(){ while(true){} } , 100);
setTimeout( function(){ alert('你好!'); } , 200);
setInterval( callbackFunction , 200);
第一行代码进入了死循环,但不久你就会发现,第二,第三行并不是预料中的事情,alert问候未见出现,callbacKFunction也杳无音讯!
这时你彻底迷惘了,这种情景是难以接受的,因为改变长久以来既定的认知去接受新思想的过程是痛苦的,但情事实摆在眼前,对JavaScript真理的探求并不会因为痛苦而停止,下面让我们来展开JavaScript线程和定时器探索之旅!
拔开云雾见月明
出现上面所有误区的最主要一个原因是:潜意识中认为,JavaScript引擎有多个线程在执行,JavaScript的定时器回调函数是异步执行的.
而事实上的,JavaScript使用了障眼法,在多数时候骗过了我们的眼睛,这里背光得澄清一个事实:
JavaScript引擎是单线程运行的,浏览器无论在什么时候都只且只有一个线程在运行JavaScript程序.
JavaScript引擎用单线程运行也是有意义的,单线程不必理会线程同步这些复杂的问题,问题得到简化.
那么单线程的JavaScript引擎是怎么配合浏览器内核处理这些定时器和响应浏览器事件的呢?
下面结合浏览器内核处理方式简单说明.
浏览器内核实现允许多个线程异步执行,这些线程在内核制控下相互配合以保持同步.假如某一浏览器内核的实现至少有三个常驻线程:javascript引擎线程,界面渲染线程,浏览器事件触发线程,除些以外,也有一些执行完就终止的线程,如Http请求线程,这些异步线程都会产生不同的异步事件,下面通过一个图来阐明单线程的JavaScript引擎与另外那些线程是怎样互动通信的.虽然每个浏览器内核实现细节不同,但这其中的调用原理都是大同小异.

由图可看出,浏览器中的JavaScript引擎是基于事件驱动的,这里的事件可看作是浏览器派给它的各种任务,这些任务可以源自 JavaScript引擎当前执行的代码块,如调用setTimeout添加一个任务,也可来自浏览器内核的其它线程,如界面元素鼠标点击事件,定时触发器时间到达通知,异步请求状态变更通知等.从代码角度看来任务实体就是各种回调函数,JavaScript引擎一直等待着任务队列中任务的到来.由于单线程关系,这些任务得进行排队,一个接着一个被引擎处理.
上图t1-t2..tn表示不同的时间点,tn下面对应的小方块代表该时间点的任务,假设现在是t1时刻,引擎运行在t1对应的任务方块代码内,在这个时间点内,我们来描述一下浏览器内核其它线程的状态.
t1时刻:
GUI渲染线程:
该线程负责渲染浏览器界面HTML元素,当界面需要重绘(Repaint)或由于某种操作引发回流(reflow)时,该线程就会执行.本文虽然重点解释JavaScript定时机制,但这时有必要说说渲染线程,因为该线程与JavaScript引擎线程是互斥的,这容易理解,因为 JavaScript脚本是可操纵DOM元素,在修改这些元素属性同时渲染界面,那么渲染线程前后获得的元素数据就可能不一致了.
在JavaScript引擎运行脚本期间,浏览器渲染线程都是处于挂起状态的,也就是说被”冻结”了.
所以,在脚本中执行对界面进行更新操作,如添加结点,删除结点或改变结点的外观等更新并不会立即体现出来,这些操作将保存在一个队列中,待 JavaScript引擎空闲时才有机会渲染出来.或许这里你有个疑问了,为什么JS代码块的alert时界面有更新的,JS不是正在运行吗?其实当 alert发生时,浏览器内核就会挂起JavaScript引擎线程,并促使界面执行了更新.
GUI事件触发线程:
JavaScript脚本的执行不影响html元素事件的触发,在t1时间段内,首先是用户点击了一个鼠标键,点击被浏览器事件触发线程捕捉后形成一个鼠标点击事件,由图可知,对于JavaScript引擎线程来说,这事件是由其它线程异步传到任务队列尾的,由于引擎正在处理t1时的任务,这个鼠标点击事件正在等待处理.
定时触发线程:
注意这里的浏览器模型定时计数器并不是由JavaScript引擎计数的,因为JavaScript引擎是单线程的,如果处于阻塞线程状态就计不了时,它必须依赖外部来计时并触发定时,所以队列中的定时事件也是异步事件.
由图可知,在这t1的时间段内,继鼠标点击事件触发后,先前已设置的setTimeout定时也到达了,此刻对JavaScript引擎来说,定时触发线程产生了一个异步定时事件并放到任务队列中, 该事件被排到点击事件回调之后,等待处理.
同理, 还是在t1时间段内,接下来某个setInterval定时器也被添加了,由于是间隔定时,在t1段内连续被触发了两次,这两个事件被排到队尾等待处理.
可见,假如时间段t1非常长,远大于setInterval的定时间隔,那么定时触发线程就会源源不断的产生异步定时事件并放到任务队列尾而不管它们是否已被处理,但一旦t1和最先的定时事件前面的任务已处理完,这些排列中的定时事件就依次不间断的被执行,这是因为,对于JavaScript引擎来说,在处理队列中的各任务处理方式都是一样的,只是处理的次序不同而已.
t1过后,也就是说当前处理的任务已返回,JavaScript引擎会检查任务队列,发现当前队列非空,就取出t2下面对应的任务执行,其它时间依此类推,由此看来:
如果队列非空,引擎就从队列头取出一个任务,直到该任务处理完,即返回后引擎接着运行下一个任务,在任务没返回前队列中的其它任务是没法被执行的.
可以试试运行以下例子作测试,第一个定时器是一个死循环,第二个定时器是向界面输出一串字符串,第一个定时器比第二个定时器要来得早.
setTimeout(function(){
for(;;);
}, 50);
setTimeout(function(){alert('Hello');}, 51);
运行后可看出,在没浏览器没提示脚本繁忙前第二个定时器alert是不会弹出的,因为单线程关系,第一个定时器回调脚本未返回前第二个脚本是没机会运行.
相信您现在已经很清楚JavaScript是否可多线程,也了解理解JavaScript定时器运行机制了,下面我们来对一些案例进行分析:
案例1:setTimeout与setInterval
setTimeout(function(){
/* 代码块... */
setTimeout(arguments.callee, 10);
}, 10);
setInterval(function(){
/*代码块... */
}, 10);
这两段代码看一起效果一样,其实非也,第一段中回调函数内的setTimeout是JavaScript引擎执行后再设置新的setTimeout 定时, 假定上一个回调处理完到下一个回调开始处理为一个时间间隔,理论两个setTimeout回调执行时间间隔>=10ms .第二段自setInterval设置定时后,定时触发线程就会源源不断的每隔十秒产生异步定时事件并放到任务队列尾,理论上两个setInterval 回调执行时间间隔
案例2:ajax异步请求是否真的异步?
很多同学朋友搞不清楚,既然说JavaScript是单线程运行的,那么XMLHttpRequest在连接后是否真的异步?
其实请求确实是异步的,不过这请求是由浏览器新开一个线程请求(参见上图),当请求的状态变更时,如果先前已设置回调,这异步线程就产生状态变更事件放到 JavaScript引擎的处理队列中等待处理,当任务被处理时,JavaScript引擎始终是单线程运行回调函数,具体点即还是单线程运行 onreadystatechange所设置的函数.

JavaScript是现代网站的核心,因为它增强了网页的交互性和动态性。1)它允许在不刷新页面的情况下改变内容,2)通过DOMAPI操作网页,3)支持复杂的交互效果如动画和拖放,4)优化性能和最佳实践提高用户体验。

C 和JavaScript通过WebAssembly实现互操作性。1)C 代码编译成WebAssembly模块,引入到JavaScript环境中,增强计算能力。2)在游戏开发中,C 处理物理引擎和图形渲染,JavaScript负责游戏逻辑和用户界面。

JavaScript在网站、移动应用、桌面应用和服务器端编程中均有广泛应用。1)在网站开发中,JavaScript与HTML、CSS一起操作DOM,实现动态效果,并支持如jQuery、React等框架。2)通过ReactNative和Ionic,JavaScript用于开发跨平台移动应用。3)Electron框架使JavaScript能构建桌面应用。4)Node.js让JavaScript在服务器端运行,支持高并发请求。

Python更适合数据科学和自动化,JavaScript更适合前端和全栈开发。1.Python在数据科学和机器学习中表现出色,使用NumPy、Pandas等库进行数据处理和建模。2.Python在自动化和脚本编写方面简洁高效。3.JavaScript在前端开发中不可或缺,用于构建动态网页和单页面应用。4.JavaScript通过Node.js在后端开发中发挥作用,支持全栈开发。

C和C 在JavaScript引擎中扮演了至关重要的角色,主要用于实现解释器和JIT编译器。 1)C 用于解析JavaScript源码并生成抽象语法树。 2)C 负责生成和执行字节码。 3)C 实现JIT编译器,在运行时优化和编译热点代码,显着提高JavaScript的执行效率。

JavaScript在现实世界中的应用包括前端和后端开发。1)通过构建TODO列表应用展示前端应用,涉及DOM操作和事件处理。2)通过Node.js和Express构建RESTfulAPI展示后端应用。

JavaScript在Web开发中的主要用途包括客户端交互、表单验证和异步通信。1)通过DOM操作实现动态内容更新和用户交互;2)在用户提交数据前进行客户端验证,提高用户体验;3)通过AJAX技术实现与服务器的无刷新通信。

理解JavaScript引擎内部工作原理对开发者重要,因为它能帮助编写更高效的代码并理解性能瓶颈和优化策略。1)引擎的工作流程包括解析、编译和执行三个阶段;2)执行过程中,引擎会进行动态优化,如内联缓存和隐藏类;3)最佳实践包括避免全局变量、优化循环、使用const和let,以及避免过度使用闭包。


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