自我解惑之单线程

Klein 5月 04, 2018

JavaScript是单线程。

前言

在看《你不知道的JavaScript上卷》第五章作用域闭包的时候看到这段代码：

for (var i=1;i<=5;i++) {
    setTimeout(function () {
        console.log(i)
    },i*1000)
}

对于其中每秒一次输出五次6的结果还是心存疑惑，只能用书上的：

延迟函数的回调会在循环结束时才执行。

即“for循环执行完后，才开始执行setTimeout，所以才输出五次6”这样敷衍应付自己。
直到今天看到了你不知道的Javascript：有趣的setTimeout这篇文章，才算是给自己一个还算满意的答案。

分析+思考

众所周知，JavaScript在ES6出现以前，是没有块状作用域的，也就是说，在上面的代码中：for循环中用var定义的变量i，是全局变量，所以，每次for循环都i是在更新这个i。这个for循环的终止条件是i不<=5，而条件首次成立的i值为6，所以i=6，输出的全部都是全局变量i的最终值6。

而我心存疑虑的地方是：为什么for循环执行完毕后才开始执行setTimeout，而不是一次迭代执行一次。

答案是JavaScript的一大特性：单线程

为什么JavaScript是单线程？

单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事。那为什么JavaScript不能有多个线程呢？
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。

任务队列

单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。

于是，所有任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；异步任务指的是，不进入主线程、而进入”任务队列”（task queue）的任务，只有主线程中的同步任务执行完毕，才会去读取”任务队列”，这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复，如下：

所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
主线程之外，还存在一个”任务队列”（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在”任务队列”之中放置一个事件。
一旦”执行栈”中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取”任务队列”，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
主线程不断重复上面的第三步。

而setTimeout，就被JavaScript定义为异步任务。setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行，也就是说，尽可能早得执行。它在”任务队列”的尾部添加一个事件，因此要等到同步任务和”任务队列”现有的事件都处理完，才会得到执行。

每次for循环的迭代，都将setTimeout中的回调函数加入任务队列等待执行。也就是说，只有同步任务中的for循环完全结束，主线程中才会去任务队列中找到尚未执行的五个setTimeout（五次迭代）回调函数并顺序执行（队列的特点是先进先出）。而此时，i已经经过循环结束变成了6，所以，此时主线程执行的，是五个一模一样的打印i的回调函数，即打印五个6。执行顺序如下：

for(var i=1;i<=5;i++){}
i = 6
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000
console.log(i),i*1000

前言

分析+思考

为什么JavaScript是单线程？

任务队列

参考