一、进程与线程
1.进程
进程是指程序的一次执行,它占有一片独有的内存空间,可以通过windows任务管理器查看进程(如下图)。同一个时间里,同一个计算机系统中允许两个或两个以上的进程处于并行状态,这是多进程。比如电脑同时运行微信,QQ,以及各种浏览器等。浏览器运行是有些是单进程,如firefox和老版IE,有些是多进程,如chrome和新版IE。
2.线程
有些进程还不止同时干一件事,比如Word,它可以同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部,要同时干多件事,就需要同时运行多个“子任务”,我们把进程内的这些“子任务”称为线程(Thread)。
线程是指CPU的基本调度单位,是程序执行的一个完整流程,是进程内的一个独立执行单元。多线程是指在一个进程内, 同时有多个线程运行。浏览器运行是多线程。比如用浏览器一边下载,一边听歌,一边看视频。另外我们需要知道JavaScript语言的一大特点就是单线程,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。
由于每个进程至少要干一件事,所以,一个进程至少有一个线程。当然,像Word这种复杂的进程可以有多个线程,多个线程可以同时执行,多线程的执行方式和多进程是一样的,也是由操作系统在多个线程之间快速切换,让每个线程都短暂地交替运行,看起来就像同时执行一样。当然,真正地同时执行多线程需要多核CPU才可能实现。
3.进程与线程
应用程序必须运行在某个进程的某个线程上
一个进程中至少有一个运行的线程: 主线程, 进程启动后自动创建
一个进程中如果同时运行多个线程, 那这个程序是多线程运行的
一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。
多个进程之间的数据是不能直接共享的
单线程的优点:顺序编程简单易懂
单线程的缺点:效率低
多线程的优点:能有效提升CPU的利用率
多线程的缺点:
创建多线程开销
线程间切换开销
死锁与状态同步问题
浏览器的内核是指支持浏览器运行的最核心的程序,分为两个部分的,一是渲染引擎,另一个是JS引擎。现在JS引擎比较独立,内核更加倾向于说渲染引擎。
Chrome, Safari: webkit
firefox: Gecko
IE: Trident
360,搜狗等国内浏览器: Trident + webkit
html,css文档解析模块 : 负责页面文本的解析
dom/css模块 : 负责dom/css在内存中的相关处理
布局和渲染模块 : 负责页面的布局和效果的绘制
定时器模块 : 负责定时器的管理
网络请求模块 : 负责服务器请求(常规/Ajax)
事件响应模块 : 负责事件的管理
我们先来看个例子,试问定时器会保证200ms后执行吗?
document.getElementById('btn').onclick = function () { var start = Date.now() console.log('启动定时器前...') setTimeout(function () { console.log('定时器执行了', Date.now() - start) }, 200) console.log('启动定时器后...') // 做一个长时间的工作 for (var i = 0; i < 1000000000; i++) { } }
事实上,经过了625ms后定时器才执行。定时器并不能保证真正定时执行,一般会延迟一丁点,也有可能延迟很长时间(比如上面的例子)
2.定时器回调函数是在分线程执行的吗?
定时器回调函数在主线程执行的, 具体实现方式下文会介绍。
四、浏览器的事件循环(轮询)模型
1. 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。
2.Event Loop
JavaScript中所有任务可以分成两种,一种是同步任务,另一种是异步任务(如各种浏览器事件、定时器和Ajax等)。同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;异步任务指的是,不进入主线程、而进入"任务队列"(task queue)的任务,只有"任务队列"通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程执行。
具体来说,异步执行的运行机制如下。(同步执行也是如此,因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。)
(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
主线程从"任务队列"中读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)
下面这个例子很好阐释事件循环:
setTimeout(function () { console.log('timeout 2222') alert('22222222') }, 2000) setTimeout(function () { console.log('timeout 1111') alert('1111111') }, 1000) setTimeout(function () { console.log('timeout() 00000') }, 0)//当指定的值小于 4 毫秒,则增加到 4ms(4ms 是 HTML5 标准指定的,对于 2010 年及之前的浏览器则是 10ms) function fn() { console.log('fn()') } fn() console.log('alert()之前') alert('------') //暂停当前主线程的执行, 同时暂停计时, 点击确定后, 恢复程序执行和计时 console.log('alert()之后')
有两点我们需要注意下:
定时器零延迟(setTimeout(func, 0))并不是意味着回调函数立刻执行。至少4ms,才会执行回调函数。它取决于主线程当前是否空闲与“任务队列”里其前面正在等待的任务。
只有在到达指定时间时,定时器就会将相应回调函数插入“任务队列”尾部
总结:异步任务(各种浏览器事件、定时器和Ajax等)都是先添加到“任务队列”(定时器则到达其指定参数时)。当 Stack 栈(JavaScript 主线程)为空时,就会读取 Queue 队列(任务队列)的第一个任务(队首),最后执行。
五、H5 Web Workers(多线程)
1. Web Workers的作用
正如上面所提到,JavaScript是单线程。当一个页面加载一个复杂运算的 js 文件时,用户界面可能会短暂地“冻结”,不能再做其他操作。比如下面这个例子:
<input type="text" placeholder="数值" id="number"> <button id="btn">计算</button> <script type="text/javascript"> // 1 1 2 3 5 8 f(n) = f(n-1) + f(n-2) function fibonacci(n) { return n<=2 ? 1 : fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2) //递归调用 } var input = document.getElementById('number') document.getElementById('btn').onclick = function () { var number = input.value var result = fibonacci(number) alert(result) } </script>
很显然遇到这种页面堵塞情况,很影响用户体验的,有没有啥办法可以改进这种情形?----Web Worker就应运而生了!
Web Worker 的作用,就是为 JavaScript 创造多线程环境,允许主线程创建 Worker 线程,将一些任务分配给后者运行。在主线程运行的同时,Worker 线程在后台运行,两者互不干扰。等到 Worker 线程完成计算任务,再把结果返回给主线程。这样的好处是,一些计算密集型或高延迟的任务,被 Worker 线程负担了,主线程(通常负责 UI 交互)就会很流畅,不会被阻塞或拖慢。其原理图如下:
2. Web Workers的基本使用
主线程
首先主线程采用new命令,调用Worker()构造函数,新建一个 Worker 线程
var worker = new Worker('work.js');
然后主线程调用worker.postMessage()方法,向 Worker 发消息。
接着,主线程通过worker.onmessage指定监听函数,接收子线程发回来的消息。
var input = document.getElementById('number') document.getElementById('btn').onclick = function () { var number = input.value //创建一个Worker对象 var worker = new Worker('worker.js') // 绑定接收消息的监听 worker.onmessage = function (event) { console.log('主线程接收分线程返回的数据: '+event.data) alert(event.data) } // 向分线程发送消息 worker.postMessage(number) console.log('主线程向分线程发送数据: '+number) } console.log(this) // windowWorker 线程
Worker 线程内部需要有一个监听函数,监听message事件。
通过 postMessage(data) 方法来向主线程发送数据。
//worker.js文件 function fibonacci(n) { return n<=2 ? 1 : fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2) //递归调用 } console.log(this)//[object DedicatedWorkerGlobalScope] this.onmessage = function (event) { var number = event.data console.log('分线程接收到主线程发送的数据: '+number) //计算 var result = fibonacci(number) postMessage(result) console.log('分线程向主线程返回数据: '+result) // alert(result) alert是window的方法, 在分线程不能调用 // 分线程中的全局对象不再是window, 所以在分线程中不可能更新界面 }这样当分线程在计算时,用户界面还可以操作,而且更早拿到计算后数据,响应速度更快了。
3. Web Workers的缺点
不能跨域加载JS
worker内代码不能访问DOM(更新UI)
不是每个浏览器都支持这个新特性(本文例子只能在Firefox浏览器上运行,chrome不支持)
以上就是js线程机制与事件机制的详细介绍(图文)的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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