JavaScript 的并发模型基于"事件循环"。这个模型与像 C 或者 Java 这种其它语言中的模型截然不同。

运行时概念

下面的内容解释了一个理论上的模型。现代 JavaScript 引擎着重实现和优化了描述的几个语义。

可视化描述

Stack, heap, queue

函数调用形成了一个栈帧。

function foo(b) {
  var a = 10;
  return a + b + 11;
}

function bar(x) {
  var y = 3;
  return foo(x * y);
}

console.log(bar(7));

当调用bar时,创建了第一个帧 ,帧中包含了bar的参数和局部变量。当bar调用foo时,第二个帧就被创建,并被压到第一个帧之上,帧中包含了foo的参数和局部变量。当foo返回时,最上层的帧就被弹出栈(剩下bar函数的调用帧 )。当bar返回的时候,栈就空了。

对象被分配在一个堆中,即用以表示一个大部分非结构化的内存区域。

队列

一个 JavaScript 运行时包含了一个待处理的消息队列。每一个消息都与一个函数相关联。当栈拥有足够内存时,从队列中取出一个消息进行处理。这个处理过程包含了调用与这个消息相关联的函数(以及因而创建了一个初始堆栈帧)。当栈再次为空的时候,也就意味着消息处理结束。 

事件循环

之所以称为事件循环,是因为它经常被用于类似如下的方式来实现:

while (queue.waitForMessage()) {
  queue.processNextMessage();
}

如果当前没有任何消息queue.waitForMessage 会等待同步消息到达。

"执行至完成"

每一个消息完整的执行后,其它消息才会被执行。当你分析你的程序时,这点提供了一些优秀的特性,包括每当一个函数运行时,它就不能被抢占,并且在其他代码运行之前完全运行(且可以修改此函数操作的数据)。这与C语言不同,例如,如果函数在线程中运行,则可以在任何位置终止然后在另一个线程中运行其他代码。

这个模型的一个缺点在于当一个消息需要太长时间才能完成,Web应用无法处理用户的交互,例如点击或滚动。浏览器用“程序需要过长时间运行”的对话框来缓解这个问题。一个很好的做法是使消息处理缩短,如果可能,将一个消息裁剪成几个消息。

添加消息

在浏览器里,当一个事件出现且有一个事件监听器被绑定时,消息会被随时添加。如果没有事件监听器,事件会丢失。所以点击一个附带点击事件处理函数的元素会添加一个消息。其它事件亦然。

调用 setTimeout 函数会在一个时间段过去后在队列中添加一个消息。这个时间段作为函数的第二个参数被传入。如果队列中没有其它消息,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的时间 而非确切的时间。

零延迟

零延迟并不是意味着回调会立即执行。在零延迟调用 setTimeout 时,其并不是过了给定的时间间隔后就马上执行回调函数。其等待的时间基于队列里正在等待的消息数量。在下面的例子中,"this is just a message" 将会在回调 (callback) 获得处理之前输出到控制台,这是因为延迟是要求运行时 (runtime) 处理请求所需的最小时间,但不是有所保证的时间。

(function () {

  console.log('this is the start');

  setTimeout(function cb() {
    console.log('this is a msg from call back');
  });

  console.log('this is just a message');

  setTimeout(function cb1() {
    console.log('this is a msg from call back1');
  }, 0);

  console.log('this is the  end');

})();

// "this is the start"
// "this is just a message"
// "this is the end"
// "this is a msg from call back"
// "this is a msg from call back1"

多个运行时互相通信

一个 web worker 或者一个跨域的iframe都有自己的栈,堆和消息队列。两个不同的运行时只能通过 postMessage方法进行通信。如果后者侦听到message事件,则此方法会向其他运行时添加消息。

永不阻塞

事件循环模型的一个非常有趣的特性是 JavaScript,与许多其他语言不同,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,如用户输入。

例外是存在的,如 alert或者同步 XHR,但应该尽量避免使用它们。注意,例外的例外也是存在的(但通常是实现错误而非其它原因)。

文档标签和贡献者

 最后编辑者: zhangchen,