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JavaScript的單執行緒你真的理解了嗎

2022-01-10 22:00:55
本篇文章給大家帶來了我們的JavaScript單執行緒的相關知識，JavaScript是一門單執行緒的語言，為什麼JavaScript可以一邊執行定時器一邊執行函數，希望對大家有幫助。

1. 程序與執行緒

1.1 程序(Process)

是計算機中的程式關於某資料集合上的一次執行活動，是系統進行資源分配和排程的基本單位，是作業系統結構的基礎。 在當代面向執行緒設計的計算機結構中，程序是執行緒的容器。程式是指令、資料及其組織形式的描述，程序是程式的實體。是計算機中的程式關於某資料集合上的一次執行活動，是系統進行資源分配和排程的基本單位，是作業系統結構的基礎。程式是指令、資料及其組織形式的描述，程序是程式的實體。

我們這裡將程序比喻為工廠的車間，它代表CPU所能處理的單個任務。任一時刻，CPU總是執行一個程序，其他程序處於非執行狀態。

1.2 執行緒(thread）

是作業系統能夠進行運算排程的最小單位。它被包含在程序之中，是程序中的實際運作單位。一條執行緒指的是程序中一個單一順序的控制流，一個程序中可以並行多個執行緒，每條執行緒並行執行不同的任務。

這裡把執行緒比喻一個車間的工人，即一個車間可以允許由多個工人協同完成一個任務。

2. 多執行緒的瀏覽器

瀏覽器核心是多執行緒，在核心控制下各執行緒相互配合以保持同步，一個瀏覽器通常由以下常駐執行緒組成：

  • GUI 渲染執行緒

  • JavaScript引擎執行緒

  • 事件觸發執行緒

  • 定時觸發器執行緒

  • 非同步http請求執行緒

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我們看到了JS引擎執行緒，非常的熟悉，沒有錯，這裡是我們執行javascript指令碼程式的地方。

而JS引擎是多執行緒的，單執行緒是指JS引擎執行JS時只分了一個執行緒給他執行，意思是JS引擎分配了一個執行緒給JavaScript執行，也就是我們所說的單執行緒。

2.1 這裡再說下JS的執行機制

由於JavaScript是單執行緒(一個Tab頁內中無論什麼時候都只有一個JS執行緒在執行JavaScript程式)。

所以我們需要依靠任務佇列來進行JavaScript程式碼的執行。

JS引擎會一直等待著任務佇列中任務的到來，然後執行任務。

同步任務這麼執行當然沒問題，我們把任務都放在任務佇列裡，一個一個執行，邏輯很清晰。但是，如果我們向後臺傳送請求，傳送加接收這段時間可能需要一秒，我們不能等它一秒吧，如果請求五次，那就等五秒？顯示不符合我們的需求，所以，我們需要非同步任務來處理這個問題。

2.2 同步任務和非同步任務

同步任務是指在主執行緒上排隊執行的任務，只有前一個任務執行完畢，才能繼續執行下一個任務，當我們開啟網站時，網站的渲染過程，比如元素的渲染，其實就是一個同步任務

非同步任務是指不進入主執行緒，而進入任務佇列的任務，只有任務佇列通知主執行緒，某個非同步任務可以執行了，該任務才會進入主執行緒，當我們開啟網站時，像圖片的載入，音樂的載入，其實就是一個非同步任務。

大家肯定對Event Loop有比較具象的認知，這邊我不詳細說了，不懂可以和我說，我再講就是了。

3. 本文重重點--可直接看

但是，大家有沒有對任務佇列抱有疑問？這是個物件？是個陣列？按我的邏輯來說，我們JavaScript主執行緒執行同步函數，非同步函數可以放在任務佇列裡，這個任務佇列可以是個物件，當我們執行完同步任務的時候，把這個物件(任務佇列)壓進主執行緒中就可以了，但是事實並不我想的這樣的。

Evnet Loop的任務佇列放在了瀏覽器的事件觸發執行緒中，當JS引擎執行非同步函數的時候，會將非同步任務放在事件觸發執行緒中，當對應的非同步任務符合觸發條件被觸發時，事件觸發執行緒會把非同步任務新增到JS引擎中的主執行緒的隊尾，等待執行。

是不是和我們想象的JavaScript單執行緒不太一樣？好吧，確實不太一樣，所以最後的結論是，我們所說的任務佇列竟然是一個執行緒。

然後，說回我們開頭剛開始說過的定時器，大家基本也能猜出來了，它是由定時器執行緒控制的。

因為JavaScript是單執行緒的, 如果處於阻塞執行緒狀態就會影響記計時的準確，因此很有必要單獨開一個執行緒用來計時。

當使用setTimeout或setInterval時，它需要定時器執行緒計時，計時完成後就會將特定的事件推入事件佇列中。

4. 結論

所以說，我們說JavaScript是單執行緒的沒錯，就是天王老子來了它也是單執行緒的，但是我們的Event Loop和定時器是放在其他執行緒中的。

5. V8引擎--擴充套件

V8引擎是一個JavaScript引擎實現，最初由一些語言方面專家設計，後被谷歌收購，隨後谷歌對其進行了開源。

V8使用C++開發，在執行JavaScript之前，相比其它的JavaScript的引擎轉換成位元組碼或解釋執行，V8將其編譯成原生機器碼（IA-32, x86-64, ARM, or MIPS CPUs），並且使用瞭如內聯快取（inline caching）等方法來提高效能。

有了這些功能，JavaScript程式在V8引擎下的執行速度媲美二進位制程式。V8支援眾多作業系統，如windows、linux、android等，也支援其他硬體架構，如IA32,X64,ARM等，具有很好的可移植和跨平臺特性。

5.1 工作流程

V8引擎在執行JavaScript的過程中，主要有兩個階段：編譯和執行，與C++的執行前完全編譯不同的是，JavaScript需要在使用者使用時完成編譯和執行。在V8中，JavaScript相關程式碼並非一下完成編譯的，而是在某些程式碼需要執行時，才會進行編譯，這就提高了響應時間，減少了時間開銷。在V8引擎中，原始碼先被解析器轉變為抽象語法樹(AST)，然後使用JIT編譯器的全程式碼生成器從AST直接生成本地可執行程式碼。這個過程不同於JAVA先生成位元組碼或中間表示，減少了AST到位元組碼的轉換時間，提高了程式碼的執行速度。但由於缺少了轉換為位元組碼這一中間過程，也就減少了優化程式碼的機會。

V8引擎編譯原生程式碼時使用的主要類如下所示：

  • Script：表示JavaScript程式碼，即包含原始碼，又包含編譯之後生成的原生程式碼，即是編譯入口，又是執行入口；

  • Compiler：編譯器類，輔組Script類來編譯生成程式碼，呼叫直譯器(Parser)來生成AST和全程式碼生成器，將AST轉變為原生程式碼；

  • AstNode：抽象語法樹節點類，是其他所有節點的基礎類別，包含非常多的子類，後面會針對不同的子類生成不同的原生程式碼；

  • AstVisitor：抽象語法樹的存取者類，主要用來遍歷異構的抽象語法樹；

  • FullCodeGenerator：AstVisitor類的子類，通過遍歷AST來為JavaScript生成本地可執行程式碼。

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JavaScript程式碼編譯的過程大致為：Script類呼叫Compiler類的Compile函數為其生成原生程式碼。Compile函數先使用Parser類生成AST，再使用FullCodeGenerator類來生成原生程式碼。原生程式碼與具體的硬體平臺密切相關，FullCodeGenerator使用多個後端來生成與平臺相匹配的本地組合程式碼。由於FullCodeGenerator通過遍歷AST來為每個節點生成相應的組合程式碼，缺失了全域性檢視，節點之間的優化也就無從談起

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