java单线程读单线程写文件单线程js

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mob6454cc6328d1 2023-11-29 18:18:11

文章标签 java单线程读单线程写文件单线程任务队列消息队列 文章分类 Java 后端开发

Ques：什么是js单线程？

进程是 cpu 资源分配的最小单位（是能拥有资源和独立运行的最小单位）
线程是 cpu 调度的最小单位（线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位，一个进程中可以有多个线程）

【提示】

不同进程之间也可以通信，不过代价较大
单线程与多线程，一般都是指在一个进程内的单和多。（所以核心还是得属于一个进程才行）

JavaScript 语言的一大特点就是单线程，其在同一个时间内只能做一件事。

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线程同步问题。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。

Ques：为什么js又存在异步操作？

浏览器的内核是多线程的，一个浏览器一般至少实现三个常驻线程：

javascript引擎：是基于事件驱动单线程执行的，JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，浏览器无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序。
GUI渲染线程：负责渲染浏览器界面，当界面需要重排、重绘或由于某种操作引发回流时,该线程就会执行。但需要注意 GUI渲染线程与JS引擎是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起，GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。
事件触发线程：当一个事件被触发时该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JS引擎的处理。这些事件可来自JavaScript引擎当前执行的代码块如setTimeOut、也可来自浏览器内核的其他线程如鼠标点击、AJAX异步请求等，但由于JS的单线程关系所有这些事件都得排队等待JS引擎处理。

Ques：js异步机制及其原理？

（1）js的工作机制：

当线程中没有执行任何同步代码的前提下才会执行异步代码，setTimeout是异步代码，所以setTimeout只能等js空闲才会执行，但如果在其之前存在死循环，死循环是永远不会空闲的，所以setTimeout也永远不会执行。即使setTimeout为0，他也是等js引擎的代码执行完之后才会插入到js引擎线程的最后执行。

（2）js是如何处理异步操作的？

js 引擎执行异步代码而不用等待，是因有为有消息队列和事件循环。

消息队列：消息队列是一个先进先出的队列，它里面存放着各种消息。
事件循环：事件循环是指主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。

实际上，主线程只会做一件事情，就是从消息队列里面取消息、执行消息，再取消息、再执行。

当消息队列为空时，就会等待直到消息队列变成非空。而且主线程只有在将当前的消息执行完成后，才会去取下一个消息。这种机制就叫做js事件循环机制，取一个消息并执行的过程叫做一次循环。

以Ajax为例，其回调是先进入消息队列（任务队列）进行等待执行，如图：

java单线程读单线程写文件单线程js_java单线程读单线程写文件

异步事件被触发或者回调后是进入任务队列，而不是直接执行，需要排队等待前面的事件执行完成后再行执行！

（3）宏任务与微任务：有微则微，无微则宏

JS 中分为两种任务类型：macrotask 和 microtask；

在 ECMAScript 中，macrotask 可称为 task，microtask 称为 jobs。

java单线程读单线程写文件单线程js_java单线程读单线程写文件_02

以上一次事件循环：先运行 macroTask 队列中的一个，然后运行 microTask 队列中的所有任务。接着开始下一次循环（这里只是针对 macroTask 和 microTask，一次完整的事件循环会比这个复杂的多）。

java单线程读单线程写文件单线程js_消息队列_03

宏任务与微任务的定义？区别？简单点可以按如下理解：

宏任务：可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）

每一个 task 会从头到尾将这个任务执行完毕，不会执行其它代码；

浏览器为了能够使得 JS 内部 task 与 DOM 任务能够有序的执行，会在一个 task 执行结束后，在下一个 task 执行开始前，对页面进行重新渲染（task -> 渲染 -> task ->...）

微任务：可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务

也就是说，在当前 task 任务后，下一个 task 之前，在渲染之前

所以它的响应速度相比 setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染

也就是说，在某一个 macrotask 执行完后，就会将在它执行期间产生的所有 microtask 都执行完毕（在渲染前）。

分别怎样的场景会形成 macrotask 和 microtask 呢？

宏任务：

主代码块；

setTimeout；
setInterval；
setImmediate；
requestAnimationFrame；
I/O；
UI rendering；

可见：事件队列中的每一个事件都是一个宏任务

微任务：

process.nextTick；
Promise；
Object.observe；
MutationObserver；

【补充】

[1] 在 node 环境下，process.nextTick 的优先级高于 Promise，也就是可以简单理解为：在宏任务结束后会先执行微任务队列中的 nextTickQueue 部分，然后才会执行微任务中的 Promise 部分。

[2] setImmediate 则是规定：在下一次 Event Loop（宏任务）时触发（所以它是属于优先级较高的宏任务），（Node.js 文档中称，setImmediate 指定的回调函数，总是排在 setTimeout 前面），所以 setImmediate 如果嵌套的话，是需要经过多个 Loop 才能完成的，而不会像 process.nextTick 一样没完没了。

关于调用栈、（宏）任务队列、微任务队列、Web APIs的关系：

java单线程读单线程写文件单线程js_单线程_04

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上图大致描述就是：

主线程运行时会产生执行栈（调用栈），栈中的代码调用某些Web API 时，当满足触发条件后，它们会在任务队列中添加各种事件（如 ajax 请求完毕）
而栈中的代码执行完毕，就会读取任务队列中的事件，去执行那些回调
如此循环

注意：总是要等待调用栈中的代码执行完毕后才会去读取（宏）任务队列中的事件！

Ques：js定时器（时钟）的工作机制是怎样的？

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`setTimeout`和`setInterval`之间的差异：

setTimeout(function(){
  /* Some long block of code... */
  setTimeout(arguments.callee, 10);   //callee：调用参数为arguments的函数，多用于解耦
}, 10);
 
setInterval(function(){
  /* Some long block of code... */
}, 10);

乍看之下，这两段代码在功能上似乎是等效的，但事实并非如此。值得注意的是，setTimeout代码在上一次执行回调之后将始终至少有10ms的延迟（最终可能会更多，但永远不会更少），而setInterval无论最后一次执行回调的时间如何，都会尝试每10ms执行一次回调（在队列中存在未执行的该interval调用时会舍弃其之后的调用）。

我们在这里学到了很多东西，让我们回顾一下：