如何理解单线程的JavaScript及其工作原理

随着JavaScript的日益流行，团队也利用其在前端，后端，混合APPS，嵌入式设备以及更多设备等开发栈中诸多层面的支持，JavaScript能创造出令人惊叹的软件，开发就必须更加深入了解JavaScript语言的内部工作机制！

此篇文章会详细地研究并解释JavaScript的工作原理，通过了解这些细节，通过合理地使用提供的APIs，你将能够写出更好的，非阻塞的程序。

一、单线程的来源

几乎所有人都已经听过V8引擎的概念，并且很多人知道JavaScript是单线程的，JavaScript作为浏览器脚本语言，它的主要用途是与用户交互，那么为什么JavaScript是单线程呢？如果JavaScript是多线程，当页面更新内容的时候、用户又触发了交互，这时候线程间的同步问题会变得很复杂，为了避免复杂性，故JavaScript被设计成单线程。

二、JavaScript引擎

谷歌V8引擎是一个流行的JavaScript引擎。这里有一个简单的视图来描绘其大概模样。

image.png

引擎包括两个组件：

• 内存堆——进行内存分配的区域
• 调用栈——代码执行时栈中的位置

三、运行时

几乎每个JavaScript开发者都使用过一些浏览器 API（比如setTimeout）。然而这些API并不是引擎所提供的。这些Web API是浏览器提供的，还有DOM事件，AJAX及其它。它们怎么执行呢，实际情况有点复杂。

于是乎，就有了如此流行的事件循环（也称event loop或事件轮询）和回调队列。

四、调用栈

前面我们说过，JavaScript是单线程的编程语言，这意味着只有一个调用栈。这样它只能一次做一件事情。调用栈是一种数据结构。当执行进入一个函数，把它置于栈的底部。如果从函数中返回则从栈底部移除函数。这就是调用栈所做的事情。 举个子，看如下代码:

fucntion multiply(x,y) {
    return x * y;
}
function printSquare(x) {
    var s = mulitiply(x,x);
    console.log(s);
}
printSquare(s);
复制代码

当引擎开始执行这段代码的时候，调用栈会被清空，之后产生如下步骤：

image.png

五、堆栈溢出

一旦达到最大调用栈大小的时候发生。这种情况相当容易发生。特别是当你使用递归时，看下面的代码：

function foo () {
    foo();
}
foo();
复制代码

当引擎开始执行这段代码的时候，它开始调用foo函数。这个函数，然而会递归并开始调用其自身而没有任何结束条件。所以在每步执行过程中，调用堆栈会反复添加foo函数。就会出现如下情况：

当调用栈中的函数调用次数超过了调用栈的实际大小，浏览器决定抛出一个错误，如下图所示：

小伙伴们可以自己在浏览器的控制台里试试！

六、事件循环（Event Loop）

又该拿出那张经典的图了~

image.png

Event Loop 负责执行代码、收集和处理事件以及执行队列中的子任务。

具体包括：

• Javascript 有一个主线程和执行栈，所有的任务都会被放到调用栈等待主线程执行
• 同步任务会被放在调用栈中，按照顺序等待主线程依次执行
• 主线程之外存在一个任务队列，所有任务在主线程中以执行栈的方式运行
• 同步任务都在主线程上执行，栈中代码在执行的时候会调用 Web API，此时会产生一些异步任务
• 异步任务会在有了结果（比如被监听的事件发生时）后，将注册的回调函数放入任务队列中
• 执行栈中任务执行完毕后，此时主线程处于空闲状态，会从任务队列中获取任务进行处理

以上过程会不断重复，这就是浏览器的运行机制，也是Event Loop。

最后

Event Loop 我们还得继续，理解它是突破前端第一层天花板的毕竟之路！