JavaScript的单线程与任务队列

一、JavaScript为什么设计为单线程？

JavaScript语言的一大特点就是单线程，换言之就是同一个时间只能做一件事。

for(var j = 0; j < 5; j++) {
  console.log(j);
}
console.log('end');

上面的代码，只有for循环执行完毕，才会执行end；

JavaScript的单线程，与它的用途有关。作为浏览器脚本语言，JavaScript的主要用途就是与用户互动，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。

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。

二、任务队列

"任务队列"是一个事件的队列（也可以理解成消息的队列），IO设备完成一项任务，就在"任务队列"中添加一个事件，表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列"，就是读取里面有哪些事件；

我们来解释一下：

Javascript是单线程的，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。

如果排队是因为计算量太大，CPU占用高倒也情有可原，但是很多时候CPU是处于空闲状态或者有很大的空间未被使用，因为IO设备（输入输出设备）很慢（比如Ajax操作从网络读取数据），只能等结果出来，才可以往下执行。

JavaScript语言的设计者意识到，主线程完全可以不管IO设备，把这些等待中的任务挂起，先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果，再去执行挂起的任务。

因此，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"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

具体来说，异步执行的运行机制如下。（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

1. 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈

2. 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。

3. 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。

4. 主线程不断重复执行上面的第三步。

for(var j = 0; j < 5; j++) {
    console.log(j);
    setTimeout(function() {
        console.log('timeout');
    }, 0);
}

console.log('end');   

//结果0 1 2 3 4 end  timeout timeout timeout timeout timeout

作者：沐源山
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JavaScript的单线程与任务队列