浏览器UI多线程及对JavaScript单线程底层运行机制详解

ui多线程先来上一张图

一般情况下浏览器至少有三个常驻线程

gui渲染线程（渲染页面）

js引擎线程（处理脚本）

事件触发线程（控制交互）

包括浏览器有时候会开辟新的线程比如用完就扔的http请求线程（ajax）等等其他线程

它们共同构成了浏览器的ui线程

这些线程在ui线程的控制下井然有序的工作着

关于这个常驻线程网上观点不一致，各个浏览器实现可能也不一样，这里就不深考究了

虽然我把js引擎线程放在了右下角，但是它是浏览器的主线程

而且它和gui渲染线程是水火不容的，不能够同时工作

道理很简单，因为它们都要操作dom，如果js线程想要某个dom的样式，渲染引擎必须停止工作（霸道总裁让你站那儿别动）

js单线程

为什么javascript是单线程

单线程就是同一时间只能干一件事

那么javascript多线程不好吗，那效率多高啊

不好

js设计出来就是为了与用户交互，处理dom

如果javascript多线程了，那就必须处理多线程同步的问题（依稀记得曾经被c++线程同步支配的恐怖）

假如js是多线程，同一时间一个线程想要修改dom，另一个线程想要删除dom

问题就变得复杂许多，浏览器不知道听谁的，如果引入“锁”的机制，那就麻烦死了（那我就不学前端了(￣_,￣ )）

所以我们这样一个脚本语言根本没有必要搞得那么复杂，所以javascript诞生起就是单线程执行

虽然h5提出了web worker，但是它不能够操作dom，还是要委托个大哥js主线程解决

这个web worker我还没有了解太多，这里就不多说了

这些子线程完全受主线程大哥控制的，所以没有改变javascript单线程的本质

执行栈

我们先来看看什么是执行栈

栈是先进后出（filo）的数据结构

执行栈中存放正在执行的任务，每一个任务叫做“帧”

举个例子

[code]function foo(c){
    var a = 1;
    bar(200);
}
function bar(d){
    var b = 2;
}
foo(100);

我们来看看执行栈发生了怎样的变化

最开始，代码没有执行的时候，执行栈为空栈

foo函数执行时，创建了一帧，这帧中包含了形参、局部变量（预编译过程），然后把这一帧压入栈中

然后执行foo函数内代码，执行bar函数

创建新帧，同样有形参、局部变量，压入栈中

bar函数执行完毕，弹出栈

foo函数执行完毕，弹出栈

执行栈为空

执行栈其实相当于js主线程

任务队列

队列是先入先出（fifo）的数据结构

js线程中还存在着一个任务队列

任务队列包含了一系列待处理的任务

单线程就意味着所有任务需要一个接一个的执行，如果一个任务执行的时间太长，那后面的任务就不得不等着

就好比护士阿姨给排队的小朋友打针，如果最前面的小朋友一直滚针，那就一直扎，后面的小朋友就得等着（这比喻好像不恰当）

可是如果最前面的小朋友晕针昏倒了

那么护士阿姨不可能坐那里了等到他醒来，一定是先给后面的小朋友扎针

也就是相当于把那位小朋友“挂起”（异步）

所以，任务可以分为两种

同步任务

异步任务

同步任务就是正在主线程执行栈中执行的任务（在屋子内打针的小朋友）

而异步任务是在任务队列等候处理的任务（在屋子外等候打针的小朋友）

一旦执行栈中没有任务了，它就会从执行队列中获取任务执行

事件与回调

任务队列是一个事件的队列，io设备（输入/输出设备）每完成一项任务，就会在任务队列中添加事件处理

用户触发了事件，也同样会将回调添加到任务队列中去

主线程执行异步任务，便是执行回调函数（事件处理函数）

只要执行栈一空，排在执行队列前面的会被优先读取执行，

不过主线程会检查时间，某些事件需要到了规定时间才能进入主线程处理（定时器事件）

事件循环

主线程从执行队列不断地获取任务，这个过程是循环不断地，叫做“event loop”事件循环

同步任务总是会在异步任务之前执行

只有当前的脚本执行完，才能够去拿任务队列中的任务执行

前面也说到了，任务队列中的事件可以是定时器事件

定时器分为两种 settimeout() 和 setinterval()

前者是定时执行一次，后者定时重复执行

第一个参数为执行的回调函数，第二个参数是间隔时间（ms）

来看这样一个例子

[code]settimeout(function(){
    console.log('timer');
},1000);
console.log(1);
console.log(2);
console.log(3);

这个没什么问题，浏览器打印的是 1 2 3 timer

但是这样呢

[code]settimeout(function(){
    console.log('timer');
},0);//0延时
console.log(1);
console.log(2);
console.log(3);

浏览器打印依然打印的是 1 2 3 timer

也许有同学知道，旧版浏览器，settimeout定时至少是10ms（即便你设置了0ms），

h5新规范是定时至少4ms（我少不知道为什么），改变dom也是至少16ms

也许这是因为这个原因

那么我再改动一下代码

[code]settimeout(function(){
    console.log('timer');
},0);
var a = +new date();
for(var i = 0; i < 1e5; i++){
    console.log(1);
}
var b = +new date();
console.log(b - a);

这回够刺激了吧，输出10w次，我浏览器都假死了（心疼我chrome）

不仅如此，我还打印了循环所用时间

来看看控制台

输出了10w个1，用了将近7s

timer依然是最后打印的

这就证明了我前面说的话:同步任务总是会在异步任务之前执行

只有我执行栈空了，才会去你任务队列中取任务执行

实例

最后我举一个例子加深一下理解

[code]demo.onclick = function(){
    console.log('click');
}
function foo(a){
    var b = 1;
    bar(200);
}
function bar(c){
    var d = 2;
    click//伪代码 此时触发了click事件（这里我假装程序运行到这里手动点击了demo）
    settimeout(function(){
        console.log('timer');
    }, 0);
}
foo(100);

怕大家蒙我就不写ajax了

ajax如果处理结束后（通过http请求线程），也会将回调函数放在任务队列中

还有一点click那一行伪代码我最开始是想用demo.click()模拟触发事件

后来在测试过程中，发现它好像跟真实触发事件不太一样

它应该是不通过触发事件线程，而是存在于执行栈中，就相当于单纯地执行click回调函数

不过这只是我自己的想法有待考证，不过这不是重点，重点是我们理解这个过程，请大家不要吐槽我╰(￣▽￣)╭

下面看看执行这段代码时发生了什么（主要说栈和队列的问题，不会赘述预编译过程）

主线程开始执行，产生了栈、堆、队列

demo节点绑定了事件click，交给事件触发线程异步监听

执行foo函数（之前同样有预编译过程），创建了帧包括foo函数的形参、局部变量压入执行栈中

foo函数内执行bar函数，创建帧包括bar函数的形参、局部变量压入执行栈中

触发了click事件，事件触发线程将回调事件处理函数放到js线程的任务队列中

触发了定时器事件，事件触发线程立即（4ms）将回调处理函数放到js线程的任务队列中

bar函数执行完毕，弹出栈

foo函数执行完毕，弹出栈

此时执行栈为空

执行栈向任务队列中获取一个任务：click回调函数，输出‘click’

执行栈项任务队列中获取一个任务：定时器回调函数，输出‘timer’

执行结束

这里从任务队列里不断取任务的过程就是event loop

有一些我的理解，如果发现不对或者有疑问的地方，请联系我

相信大家看了这个例子应该对js底层运行机制有了一个大概的了解