【11】JavaScript 线程机制与事件机制

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MandyShen
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    JavaScript线程机制与事件机制

    一、进程与线程

    进程（process）

    • 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。

    线程（thread）

    • 是进程内的一个独立执行单元。
    • 是程序执行的一个完整流程。
    • 是CPU的最小调度单元。

    进程与线程图解

    clipboard.png

    相关知识

    • 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。
    • 一个进程中也可以同时运行多个线程，我们会说程序是多线程运行的。
    • 一个进程内的数据可以供其中的多个线程中直接共享。
    • 多个进程之间的数据是不能直接共享的。
    • 线程池（thread pool）：保存多个线程对象的容器，实现线程对象的反复利用。

    相关问题

    （1）何为多进程与多线程？

    • 多进程运行：一个应用程序可以同时启动多个实例运行。
    • 多线程：在一个进程内，同时有多个线程运行。

    （2）比较单线程与多线程？

    • 多线程

      • 优点：能有效提升CPU的利用率。

      • 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。

    • 单线程

      • 优点：顺序编程简单易懂。
      • 缺点：效率低。

    （3）JS是单线程还是多线程？

    • JS是单线程运行的。
    • 但是使用H5中的 Web Workers可以多线程运行。

    （4）浏览器运行是单线程还是多线程？

    • 浏览器都是多线程运行的。

    （5）浏览器运行是单进程还是多进程？

    • 有的是单进程：

      • 老版Firefox
      • 老版IE

    • 有的是多进程：

      • Chrome
      • 新版Firefox
      • 新版IE

    • 如何查看浏览器是否是多进程运行的呢？

      • 任务管理器==>进程

    二、浏览器内核

    （1）浏览器内核是支撑浏览器运行的最核心的程序。

    （2）不同的浏览器内核不一样：

    • Chrome，Safari：webkit
    • Firefox：Gecko
    • IE：Trident
    • 360，搜狗等国内浏览器：Trident+webkit

    （3）内核由很多模块组成：

    • 主线程

      • js引擎模块：负责js程序的编译与运行。
      • 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（内存中的对象）

    • 分线程

      • 定时器模块：负责定时器的管理。
      • DOM事件响应模块：负责事件的管理。
      • 网络请求模块：负责服务器请求（常规/ajax）。

    三、定时器引发的思考

    （1）定时器真是定时执行的吗?

    • 定时器并不能保证真正定时执行。
    • 一般会延迟一丁点(可以接受), 也有可能延迟很长时间(不能接受)。
    <button id="btn">启动定时器</button>

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...')
}

    clipboard.png

    给上面回调函数加一个长时间的任务：

    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++) {}
}

    结果：
    clipboard.png

    同步任务执行完之后才会执行异步任务。

    （2）定时器回调函数是在分线程执行的吗?

    • 在主线程执行的, js是单线程的。

    （3）定时器是如何实现的?

    • 事件循环模型(后面讲)。

    四、JS是单线程执行的

    （1）如何证明js执行是单线程的?

    • setTimeout()的回调函数是在主线程执行的。
    • 定时器回调函数只有在运行栈中的代码全部执行完后才有可能执行。

    （2）为什么js要用单线程模式, 而不用多线程模式?

    • 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

    （3）代码的分类:

    • 初始化代码
    • 回调代码

    （4）js引擎执行代码的基本流程

    • 先执行初始化代码: 包含一些特别的代码 ，回调函数(异步执行)

      • 设置定时器
      • 绑定监听
      • 发送ajax请求
    • 后面在某个时刻才会执行回调代码。

    五、浏览器的事件循环（轮询）模型

    浏览器的事件循环模型原理图

    clipboard.png

    相关重要概念

    （1）执行栈

    • execution stack
    • 所有的代码都是在此空间中执行的。

    （2）浏览器内核

    • browser core
    • js引擎模块(在主线程处理)
    • 其它模块(在主/分线程处理)

    （3）任务队列(callback queue)

    ​ task queue

    （4）消息队列(callback queue)

    ​ message queue

    （5）事件队列(callback queue)

    ​ event queue

    （6）事件轮询

    • event loop
    • 从任务队列中循环取出回调函数放入执行栈中处理(一个接一个)。

    （7）事件驱动模型

    ​ event-driven interaction model

    （8）请求响应模型

    ​ request-response model

    执行流程

    （1）所有代码分类：

    • 初始化执行代码：包含绑定dom事件监听, 设置定时器, 发送ajax请求的代码。
    • 回调执行代码：处理回调逻辑。

    （2）js引擎执行代码的基本流程：

    • 初始化代码===>回调代码

    （3）模型的2个重要组成部分：

    • 事件管理模块
    • 回调队列

    （4）模型的运转流程：

    ​ （a）执行初始化代码, 将事件回调函数交给对应模块管理。

    ​ （b）当事件发生时, 管理模块会将回调函数及其数据添加到回调列队中。

    ​ （c）只有当初始化代码执行完后(可能要一定时间), 才会遍历读取回调队列中的回调函数执行。

    六、H5 Web Workers（多线程）

    介绍

    • Web Workers 是 HTML5 提供的一个Javascript多线程解决方案。
    • 我们可以将一些大计算量的代码交由Web Worker运行而不冻结用户界面。
    • 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

    使用

    • 相关API

      • Worker: 构造函数, 加载分线程执行的js文件。
      • Worker.prototype.onmessage: 用于接收另一个线程的回调函数。
      • Worker.prototype.postMessage: 向另一个线程发送消息。
    • 创建在分线程执行的JS文件
    var onmessage = function (event){ //不能用函数声明
    console.log('onMessage()22');
    var upper = event.data.toUpperCase();//通过event.data获得发送来的数据
    postMessage( upper );//将获取到的数据发送回主线程
}
    • 在主线程中的JS中发消息并设置回调
    //创建一个Worker对象并向它传递将在新线程中执行的脚本的URL
var worker = new Worker("worker.js");  
//接收worker传过来的数据函数
worker.onmessage = function (event) {     
    console.log(event.data);             
};
//向worker发送数据
worker.postMessage("hello world");

    图解

    clipboard.png

    应用练习

    编程实现斐波那契数列（Fibonacci sequence）的计算

F（0）=0，F（1）=1，..... F（n）=F(n-1)+F(n-2)
    • 直接在主线程：
    var fibonacci =function(n) {
    return n <2 ? n : fibonacci(n -1) + fibonacci(n -2);
};
console.log(fibonacci(48));

    • 使用Web Workers在分线程：

      • 主线程：
      var worker = new Worker('worker2.js');
worker.addEventListener('message', function (event) {
    var timer2 = new Date().getTime();
    console.log('结果：' + event.data, '时间:' + timer2, '用时：' + ( timer2 - timer ));
}, false);
var timer = new Date().getTime();
console.log('开始计算: ', '时间:' + timer);
setTimeout(function () {
    console.log('定时器函数在计算数列时执行了', '时间:' + new Date().getTime());
}, 1000);
worker.postMessage(40);
console.log('我在计算数列的时候执行了', '时间:' + new Date().getTime());
      • 分线程：
      var fibonacci =function(n) {
    return n <2 ? n : fibonacci(n -1) + fibonacci(n -2);
};
var onmessage = function(event) {
    var n = parseInt(event.data, 10);
    postMessage(fibonacci(n));
};

    不足

    • 慢。
    • 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。
    javascript线程进程浏览器内核webworker
    MandyShen
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