栗子如下:
for (var i = 0; i < 5; i++) { setTimeout(function() { console.log(‘i: ‘,i); //一秒之后输出几乎没有时间间隔依次输出5个5 }, 1000); } console.log(i); //立即输出5
想必很多人看到立马能看出答案吧,但是为什么定时器不能依次打印出1,2,3,4,5呢?答案稍后分晓。
那到底怎么才能依次输出我们想要的结果呢?大家可能都想到是利用闭包,或者是利ES6中的let声明,但是今天我们不讲这个。
一、为什么js是单线程?
大家都知道js不同于其他语言,它是单线程的。那么问题来了,为什么不是多线程呢?按道理来说多线程不是能够同时解决问题提高效率么?除了多线程产生冲突、抢占资源等答案,还可以是什么呢?
其实,这跟它作为浏览器脚本语言的用途有关,浏览器的脚本语言主要的用途是用来与用户互动,会产生DOM的操作,这就是问题的关键,假设js是多线程,有一个线程是删除DOM操作,有个在当前DOM添加内容,这时候浏览器应该怎么办呢?这就决定了js应该被设计成单线程。那js有没有多线程的可能呢?答案是肯定的,HTML5提出的web Worker标准,但是,
“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” ----阮一峰的一篇博客。
二 、 Event Loop 事件循环
因为js是单线程,所以执行时候需要排队,前一个任务结束之后,后一个任务才会执行,那么如果前一个任务执行很久,后面一个任务就要等很久。如果一些等待不是因为CPU计算慢产生的,比如IO设备的使用,那么js会把等待的任务挂起,执行后面的任务,等IO返回结果,再回头执行直线挂起的任务。
这样任务就有了同步任务和异步任务,同步任务是主线程上执行的任务,形成一个执行栈(execution context stack),是排队进行的。异步任务不是在主线程执行的,是在“任务队列”(Queue)里面,只有当主线程所有同步的任务执行完成,任务队列中的异步任务才会进入主线程,然后被执行。
异步执行机制如下:---阮一峰
可视化描述---MDN
主线程上:
一个函数1被调用了,创建一个堆栈帧,包含了函数1的参数和局部变量,当函数1中又调用了函数2,又创建了一个堆栈帧,此时这个堆栈帧在第一个堆栈帧之前,包含了函数2的参数和局部变量。主线程先执行了至于顶层的堆栈帧(函数2产生的),当函数2返回时,对应的堆栈帧就出栈了,接着继续执行函数1的堆栈帧,直到栈空了。
消息队列:
一个 js运行时包含了一个待处理的消息队列。每一个消息都与一个函数相关联。当栈为空时,从队列中取出一个消息进行处理。这个处理过程包含了调用与这个消息相关联的函数(以及因而创建了一个初始堆栈帧)。当栈再次为空的时候,也就意味着消息处理结束。
添加消息:
在浏览器里,添加事件可以是当一个事件出现且有一个事件监听器被绑定时,消息被随时添加。也可以是在调用setTimeout等函数时候,
在将来的某个时间后在消息对列中添加。
setTimeout:
调用该函数时候会在将来的某个时间后在消息对列中添加一个消息,如果执行栈中有其他任务没有完成(假设有一个很耗时的计算),setTimeout消息必须必须等到执行栈的任务完成才会处理,所以说该函数的第二个参数仅仅表示最少的时间 而非确切的时间。
即使你设置零延迟:
setTimeout(function cb1() { console.log(‘我是第二个被执行的’); }, 0); console.log(‘我是第一个被执行的’); //先打印这句
事实上,js中规定,定时器的第二个参数设置最少不能小于4ms, 小于的话就按最小的4ms执行。
上图中,主线程运行的时候,产生堆(heap)和栈(stack),栈中的代码调用各种外部API,它们在"任
务队列"中加入各种事件(click,load)。只要栈中的代码执行完毕,主线程就会去读取"任务队列",依次执行那些事件所对应的回调函数。
三、回头看看开头的栗子
for循环和外面的console.log()是主线程上的同步任务,他们按循序执行,先执行for循环结束(此时i变为5),再执行console.log();
for循环中的setTimeout是在任务队列中,它只有等在前主线程中的栈空了之后,到一个时间才会被被执行,此时作用域中的i已经变为5,此时setTimeout中的回调函数所读取的i就是5了。
还有一个问题?
输出5的时间间隔是多少?答案显而易见是,立即打印一个5,1000ms之后几乎同时输出5个5; why???
正如上面解释的,for循环一次,会在任务队列中加上一个setTimeou任务(该任务是在1000ms后执行回调函数),这样循环结束,任务列表里面就有了5个setTimeou任务,且当主线程中栈空了之后,任务列表就开始进栈,等待1000ms之后执行回调,所以后面的5个5几乎在一个点依次打印出来。
那么js执行的顺序就可以总结为:
主线程(同步任务) =》任务队列(异步) =》回调