JavaScript單線程機制與setTimeout執(zhí)行原理是什么

JavaScript單線程機制與setTimeout執(zhí)行原理是什么？針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

Javascript 引擎單線程機制

首先明確，JavaScript引擎是單線程機制。

JavaScript 是單線程執(zhí)行的，無法同時執(zhí)行多段代碼。當(dāng)某一段代碼正在執(zhí)行的時候，所有后續(xù)的任務(wù)都必須等待，形成一個任務(wù)隊列。一旦當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行完畢，再從隊列中取出下一個任務(wù)，這也常被稱為 “阻塞式執(zhí)行”。

可以理解為：只有在JS線程中沒有任何同步代碼要執(zhí)行的前提下才會執(zhí)行異步代碼

所以一次鼠標(biāo)點擊，或是計時器到達時間點，或是 Ajax 請求完成觸發(fā)了回調(diào)函數(shù)，這些事件處理程序或回調(diào)函數(shù)都不會立即運行，而是立即排隊，一旦線程有空閑就   執(zhí)行。假如當(dāng)前 JavaScript 線程正在執(zhí)行一段很耗時的代碼，此時發(fā)生了一次鼠標(biāo)點擊，那么事件處理程序就被阻塞，用戶也無法立即看到反饋，事件處理程序會被放入任務(wù)隊列，直到前面的代碼結(jié)束以后才會開始執(zhí)行。如果代碼中設(shè)定了一個 setTimeout，那么瀏覽器便會在合適的時間，將代碼插入任務(wù)隊列，如果這個時間設(shè)為 0，就代表立即插入隊列，但不是立即執(zhí)行，仍然要等待前面代碼執(zhí)行完畢。所以 setTimeout 并不能保證執(zhí)行的時間，是否及時執(zhí)行取決于 JavaScript 線程是擁擠還是空閑。

瀏覽器的多線程機制與事件循環(huán)(event loop)

首先明確，瀏覽器的內(nèi)核是多線程的，它們在內(nèi)核制控下相互配合以保持同步，一個瀏覽器至少實現(xiàn)三個常駐線程：

javascript 引擎線程

GUI 渲染線程

瀏覽器事件觸發(fā)線程

JavaScript 引擎是單線程運行的,瀏覽器無論在什么時候都只且只有一個線程在運行JavaScript程序

javascript 引擎是基于事件驅(qū)動單線程執(zhí)行的，JS引擎一直等待著任務(wù)隊列中任務(wù)的到來，然后加以處理，瀏覽器無論什么時候都只有一個JS線程在運行JS程序。

GUI渲染線程負責(zé)渲染瀏覽器界面，當(dāng)界面需要重繪（Repaint）或由于某種操作引發(fā)回流(reflow)時,該線程就會執(zhí)行。但需要注意 GUI渲染線程與JS引擎是互斥的，當(dāng)JS引擎執(zhí)行時GUI線程會被掛起，GUI更新會被保存在一個隊列中等到JS引擎空閑時立即被執(zhí)行。

事件觸發(fā)線程，當(dāng)一個事件被觸發(fā)時該線程會把事件添加到待處理隊列的隊尾，等待JS引擎的處理。這些事件可來自 JavaScript 引擎當(dāng)前執(zhí)行的代碼塊如 setTimeOut，也可來自瀏覽器內(nèi)核的其他線程如鼠標(biāo)點擊、AJAX 異步請求等，但由于JS的單線程關(guān)系所有這些事件都得排隊等待JS引擎處理。（當(dāng)線程中沒有執(zhí)行任何同步代碼的前提下才會執(zhí)行異步代碼）

事件循環(huán)(event loop): 是用來管理我們的異步代碼的，它會把它們放在一個線程池當(dāng)中

JavaScript中setTimeout的實現(xiàn)原理

首先明確，setTimeout函數(shù)是異步代碼，但其實setTimeout并不是真正的異步操作

由于JS線程的工作機制：當(dāng)線程中沒有執(zhí)行任何同步代碼的前提下才會執(zhí)行異步代碼，setTimeout是異步代碼，所以setTimeout只能等js空閑才會執(zhí)行

前面提到過，如果代碼中設(shè)定了一個 setTimeout，那么瀏覽器便會在合適的時間，將代碼插入任務(wù)隊列，如果這個時間設(shè)為 0，就代表立即插入隊列，但不是立即執(zhí)行，仍然要等待前面代碼執(zhí)行完畢。所以 setTimeout 并不能保證執(zhí)行的時間，是否及時執(zhí)行取決于 JavaScript  線程是擁擠還是空閑。

也就是說setTimeout只能保證在指定的時間過后將任務(wù)(需要執(zhí)行的函數(shù))插入隊列等候，并不保證這個任務(wù)在什么時候執(zhí)行。執(zhí)行javascript的線程會在空閑的時候，自行從隊列中取出任務(wù)然后執(zhí)行它。javascript 通過這種隊列機制，給我們制造一個異步執(zhí)行的假象。

有時setTimeout中的代碼會很快得到執(zhí)行，我們會感覺這段代碼是在異步執(zhí)行，這是因為 javascript 線程并沒有因為什么耗時操作而阻塞，所以可以很快地取出排隊隊列中的任務(wù)然后執(zhí)行它。

實例分析

在具備了上述理論基礎(chǔ)之后，我們對以下幾個實例進行分析：

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var t = true;
    
window.setTimeout(function (){
    t = false;
},1000);
    
while (t){}
    
alert('end');

運行結(jié)果：程序陷入死循環(huán)，t = false 得不到執(zhí)行，因此  alert('end') 不會執(zhí)行。
解析：

JS是單線程的，所以會先執(zhí)行 while(t){} 再 alert，但這個循環(huán)體是死循環(huán)，所以永遠不會執(zhí)行alert。

為什么不執(zhí)行 setTimeout？是因為JS的工作機制是：當(dāng)線程中沒有執(zhí)行任何同步代碼的前提下才會執(zhí)行異步代碼，setTimeout是異步代碼，所以 setTimeout 只能等JS空閑才會執(zhí)行，但死循環(huán)是永遠不會空閑的，所以 setTimeout 也永遠得不到執(zhí)行。

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var start = new Date();
    
setTimeout(function(){  
    var end = new Date();  
    console.log("Time elapsed: ", end - start, "ms");  
}, 500);  
      
while (new Date - start <= 1000){}

運行結(jié)果："Time elapsed: 1035 ms"  (這里的1035不準確 但是一定是大于1000的)
解析：

JS是單線程 setTimeout 異步代碼 其回調(diào)函數(shù)執(zhí)行必須需等待主線程運行完畢

當(dāng)while循環(huán)因為時間差超過 1000ms 跳出循環(huán)后，setTimeout 函數(shù)中的回調(diào)才得以執(zhí)行

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for(var i=0;i<10;i++){
    setTimeout(function() {
        console.log(i);
    }, 0);
}

運行結(jié)果：輸出10個10
解析：JS單線程  setTimeout 異步代碼  任務(wù)隊列
問：如何修改可以使上述代碼輸出 0123456789
自執(zhí)行函數(shù)  或  使用ES6中的let關(guān)鍵字

// 自執(zhí)行函數(shù) 形成閉包 記憶其被創(chuàng)建時的環(huán)境
for(var i=0;i<10;i++){
    setTimeout((function() {
         console.log(i);
    })(), 0);
}

setTimeout(0)函數(shù)的作用

現(xiàn)在我們了解了setTimeout函數(shù)執(zhí)行的原理，那么它有什么作用呢？
setTimeout函數(shù)增加了Javascript函數(shù)調(diào)用的靈活性，為函數(shù)執(zhí)行順序的調(diào)度提供極大便利。
簡言之，改變順序，這正是setTimeout(0)的作用。

使用場景示例：

<input type="text" onkeydown="show(this.value)">  
<p></p>  
<script type="text/javascript">  
  function show(val) {  
    document.getElementsByTagName('p')[0].innerHTML = val;  
  }  
</script>

這里綁定了 keydown 事件，意圖是當(dāng)用戶在文本框里輸入字符時，將輸入的內(nèi)容實時地在 <p> 中顯示出來。但是實際效果并非如此，可以發(fā)現(xiàn)，每按下一個字符時，<p> 中只能顯示出之前的內(nèi)容，無法得到當(dāng)前的字符。

修改代碼：

  <input type="text" onkeydown="var self=this; setTimeout(function(){show(self.value)}, 0)">  
  <p></p>  
  <script type="text/javascript">  
    function show(val) {  
      document.getElementsByTagName('p')[0].innerHTML = val;  
    }  
  </script>

這段代碼使用setTimeout(0)就可以實現(xiàn)需要的效果了。

這里其實涉及2個任務(wù)，1個是將鍵盤輸入的字符回寫到輸入框中，一個是獲取文本框的值將其寫入p中。第一個是瀏覽器自身的默認行為，一個是我們自己編寫的代碼。很顯然，必須要先讓瀏覽器將字符回寫到文本框，然后我們才能獲取其內(nèi)容寫到p中。改變順序，這正是setTimeout(0)的作用。

其他應(yīng)用場景：有時候，加載一些廣告的時候，我們用setTimeout實現(xiàn)異步，好讓廣告不會阻塞我們頁面的渲染。

setTimeout 和 setInterval 在執(zhí)行異步代碼的時候有著根本的不同

如果一個計時器被阻塞而不能立即執(zhí)行，它將延遲執(zhí)行直到下一次可能執(zhí)行的時間點才被執(zhí)行（比期望的時間間隔要長些）

如果setInterval回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行時間將足夠長（比指定的時間間隔長），它們將連續(xù)執(zhí)行并且彼此之間沒有時間間隔。

關(guān)于JavaScript單線程機制與setTimeout執(zhí)行原理是什么問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識。