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JavaScript 运行机制(Event Loop

JavaScript 运行机制(Event Loop)详解

、为什么JavaScript是单线程?

JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。那么,为什么JavaScript不能有多个线程呢?这样能提高效率啊。

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。

二、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。

如果排队是因为计算量大,CPU忙不过来,倒也算了,但是很多时候CPU是闲着的,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),不得不等着结果出来,再往下执行。

JavaScript语言的设计者意识到,这时主线程完全可以不管IO设备,挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。

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"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(execution context stack)。
  • (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)主线程不断重复上面的第三步。

只要主线程空了,就会去读取"任务队列",这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。

三、事件和回调函数

"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。

"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。

所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的,只要执行栈一清空,"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。但是,由于存在后文提到的"定时器"功能,主线程首先要检查一下执行时间,某些事件只有到了规定的时间,才能返回主线程。

四、Event Loop

主线程从"任务队列"中读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)。

五、定时器

除了放置异步任务的事件,"任务队列"还可以放置定时事件,即指定某些代码在多少时间之后执行。这叫做"定时器"(timer)功能,也就是定时执行的代码。

定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成,它们的内部运行机制完全一样,区别在于前者指定的代码是一次性执行,后者则为反复执行。以下主要讨论setTimeout()。

setTimeout()接受两个参数,第一个是回调函数,第二个是推迟执行的毫秒数。

如果将setTimeout()的第二个参数设为0,就表示当前代码执行完(执行栈清空)以后,立即执行(0毫秒间隔)指定的回调函数。

setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);

console.log(2);

上面代码的执行结果总是2,1,因为只有在执行完第二行以后,系统才会去执行"任务队列"中的回调函数。

总之,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。

HTML5标准规定了setTimeout()的第二个参数的最小值(最短间隔),不得低于4毫秒,如果低于这个值,就会自动增加。在此之前,老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。另外,对于那些DOM的变动(尤其是涉及页面重新渲染的部分),通常不会立即执行,而是每16毫秒执行一次。这时使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。

需要注意的是,setTimeout()只是将事件插入了"任务队列",必须等到当前代码(执行栈)执行完,主线程才会去执行它指定的回调函数。要是当前代码耗时很长,有可能要等很久,所以并没有办法保证,回调函数一定会在setTimeout()指定的时间执行。

六、Node.js的Event Loop

Node.js也是单线程的Event Loop,但是它的运行机制不同于浏览器环境。

除了setTimeout和setInterval这两个方法,Node.js还提供了另外两个与"任务队列"有关的方法:process.nextTick和setImmediate。它们可以帮助我们加深对"任务队列"的理解。

process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部----下一次Event Loop(主线程读取"任务队列")之前----触发回调函数。也就是说,它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。setImmediate方法则是在当前"任务队列"的尾部添加事件,也就是说,它指定的任务总是在下一次Event Loop时执行,这与setTimeout(fn, 0)很像。请看下面的例子

process.nextTick(function A() {
 console.log(1);
 process.nextTick(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
 console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED

上面代码中,由于process.nextTick方法指定的回调函数,总是在当前"执行栈"的尾部触发,所以不仅函数A比setTimeout指定的回调函数timeout先执行,而且函数B也比timeout先执行。这说明,如果有多个process.nextTick语句(不管它们是否嵌套),将全部在当前"执行栈"执行

现在,再看setImmediate。

setImmediate(function A() {
 console.log(1);
 setImmediate(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
 console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);

上面代码中,setImmediate与setTimeout(fn,0)各自添加了一个回调函数A和timeout,都是在下一次Event Loop触发。那么,哪个回调函数先执行呢?答案是不确定。运行结果可能是1--TIMEOUT FIRED--2,也可能是TIMEOUT FIRED--1--2。

令人困惑的是,Node.js文档中称,setImmediate指定的回调函数,总是排在setTimeout前面。实际上,这种情况只发生在递归调用的时候。

setImmediate(function (){
 setImmediate(function A() {
 console.log(1);
 setImmediate(function B(){console.log(2);});
 });
 setTimeout(function timeout() {
 console.log('TIMEOUT FIRED');
 }, 0);
});
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2

上面代码中,setImmediate和setTimeout被封装在一个setImmediate里面,它的运行结果总是1--TIMEOUT FIRED--2,这时函数A一定在timeout前面触发。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面(即函数B在timeout后面触发),是因为setImmediate总是将事件注册到下一轮Event Loop,所以函数A和timeout是在同一轮Loop执行,而函数B在下一轮Loop执行。

我们由此得到了process.nextTick和setImmediate的一个重要区别:多个process.nextTick语句总是在当前"执行栈"一次执行完,多个setImmediate可能则需要多次loop才能执行完。事实上,这正是Node.js 10.0版添加setImmediate方法的原因,否则像下面这样的递归调用process.nextTick,将会没完没了,主线程根本不会去读取"事件队列"!

process.nextTick(function foo() {
 process.nextTick(foo);
});

事实上,现在要是你写出递归的process.nextTick,Node.js会抛出一个警告,要求你改成setImmediate。

另外,由于process.nextTick指定的回调函数是在本次"事件循环"触发,而setImmediate指定的是在下次"事件循环"触发,所以很显然,前者总是比后者发生得早,而且执行效率也高(因为不用检查"任务队列")。

来源:http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

事跟我说他用jQuery取不到页面上隐藏元素input的值,他的html页面大概内容如下。

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
 
<head>
	<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
	<script type="text/javascript" src="jslib/jquery-1.11.2.min.js"></script>
	<title>浅谈Html页面内容执行顺序</title>
	<script type="text/javascript">
		var userId=$('#hiddenUserId').val();
		var contextPath=$('#hiddenContextPath').val();
		var userName=$('#hiddenUserName').val();
	</script>
</head>
 
<body>
	<input type="hidden" id="hiddenUserId" value="101" />
	<input type="hidden" id="hiddenContextPath" value="/web" />
	<input type="hidden" id="hiddenUserName" value="小明" />
</body>
 
</html>

页面中的JS脚本在head中,JS脚本要读取的input在body中。浏览器对html页面内容的加载是顺序加载,也就是在html页面中前面先加载,因此当加载到JS脚本时,input还没有加载到浏览器中。JS是一种解释性的脚本,也是从上而下顺序执行,由于这段JS代码是立即执行的,所以当JS在执行的时候,读取不到input的值。

最直接的修改方法是把JS放到网页的最下面执行。

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
 
<head>
	<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
	<script type="text/javascript" src="jslib/jquery-1.11.2.min.js"></script>
	<title>浅谈Html页面内容执行顺序</title>	
</head>
 
<body>
	<input type="hidden" id="hiddenUserId" value="101" />
	<input type="hidden" id="hiddenContextPath" value="/web" />
	<input type="hidden" id="hiddenUserName" value="小明" />
	
	<script type="text/javascript">
		var userId=$('#hiddenUserId').val();
		var contextPath=$('#hiddenContextPath').val();
		var userName=$('#hiddenUserName').val();
	</script>
</body>
 
</html>

把JS放到网页的最下面,这样在JS执行的时候,网页内容都已经加载完毕。把JS放在网页的最下面方法并不是最好的解决方法,大部分情况JS并不是总能放在网页的最下面。这时可以用window的onload事件,onload事件在整个页面都加载完成后才触发,可以把JS脚本放在onload里面执行。不同浏览器onload事件添加方式也不一样。

IE下事件:

window.attachEvent('onload', function(){
			var userId=$('#hiddenUserId').val();
			var contextPath=$('#hiddenContextPath').val();
			var userName=$('#hiddenUserName').val();
		});

Chrome/Firefox等DOM标准事件:

window.addEventListener('load', function(){
			var userId=$('#hiddenUserId').val();
			var contextPath=$('#hiddenContextPath').val();
			var userName=$('#hiddenUserName').val();
		});

由于不同浏览器的事件添加方式不一样,jQuery为我们提供了通用的初始化方法,该方法在页面加载完成时触发。

$(function(){
			var userId=$('#hiddenUserId').val();
			var contextPath=$('#hiddenContextPath').val();
			var userName=$('#hiddenUserName').val();
		});

上面方法本质就是添加onload监听事件。

最终修改后的页面

HTML DOM 事件

HTML DOM 事件允许Javascript在HTML文档元素中注册不同事件处理程序。

事件通常与函数结合使用,函数不会在事件发生前被执行! (如用户点击按钮)。

提示: 在 W3C 2 级 DOM 事件中规范了事件模型。

HTML DOM 事件

DOM: 指明使用的 DOM 属性级别。

鼠标事件

属性描述DOM
onclick当用户点击某个对象时调用的事件句柄。2
oncontextmenu在用户点击鼠标右键打开上下文菜单时触发
ondblclick当用户双击某个对象时调用的事件句柄。2
onmousedown鼠标按钮被按下。2
onmouseenter当鼠标指针移动到元素上时触发。2
onmouseleave当鼠标指针移出元素时触发2
onmousemove鼠标被移动。2
onmouseover鼠标移到某元素之上。2
onmouseout鼠标从某元素移开。2
onmouseup鼠标按键被松开。2

键盘事件

属性描述DOM
onkeydown某个键盘按键被按下。2
onkeypress某个键盘按键被按下并松开。2
onkeyup某个键盘按键被松开。2

框架/对象(Frame/Object)事件

属性描述DOM
onabort图像的加载被中断。 ( <object>)2
onbeforeunload该事件在即将离开页面(刷新或关闭)时触发2
onerror在加载文档或图像时发生错误。 ( <object>, <body>和 <frameset>)
onhashchange该事件在当前 URL 的锚部分发生修改时触发。
onload一张页面或一幅图像完成加载。2
onpageshow该事件在用户访问页面时触发
onpagehide该事件在用户离开当前网页跳转到另外一个页面时触发
onresize窗口或框架被重新调整大小。2
onscroll当文档被滚动时发生的事件。2
onunload用户退出页面。 ( <body> 和 <frameset>)2

表单事件

属性描述DOM
onblur元素失去焦点时触发2
onchange该事件在表单元素的内容改变时触发( <input>, <keygen>, <select>, 和 <textarea>)2
onfocus元素获取焦点时触发2
onfocusin元素即将获取焦点时触发2
onfocusout元素即将失去焦点时触发2
oninput元素获取用户输入时触发3
onreset表单重置时触发2
onsearch用户向搜索域输入文本时触发 ( <input="search">)
onselect用户选取文本时触发 ( <input> 和 <textarea>)2
onsubmit表单提交时触发2

剪贴板事件

属性描述DOM
oncopy该事件在用户拷贝元素内容时触发
oncut该事件在用户剪切元素内容时触发
onpaste该事件在用户粘贴元素内容时触发

打印事件

属性描述DOM
onafterprint该事件在页面已经开始打印,或者打印窗口已经关闭时触发
onbeforeprint该事件在页面即将开始打印时触发

拖动事件

事件描述DOM
ondrag该事件在元素正在拖动时触发
ondragend该事件在用户完成元素的拖动时触发
ondragenter该事件在拖动的元素进入放置目标时触发
ondragleave该事件在拖动元素离开放置目标时触发
ondragover该事件在拖动元素在放置目标上时触发
ondragstart该事件在用户开始拖动元素时触发
ondrop该事件在拖动元素放置在目标区域时触发

多媒体(Media)事件

事件描述DOM
onabort事件在视频/音频(audio/video)终止加载时触发。
oncanplay事件在用户可以开始播放视频/音频(audio/video)时触发。
oncanplaythrough事件在视频/音频(audio/video)可以正常播放且无需停顿和缓冲时触发。
ondurationchange事件在视频/音频(audio/video)的时长发生变化时触发。
onemptied当期播放列表为空时触发
onended事件在视频/音频(audio/video)播放结束时触发。
onerror事件在视频/音频(audio/video)数据加载期间发生错误时触发。
onloadeddata事件在浏览器加载视频/音频(audio/video)当前帧时触发触发。
onloadedmetadata事件在指定视频/音频(audio/video)的元数据加载后触发。
onloadstart事件在浏览器开始寻找指定视频/音频(audio/video)触发。
onpause事件在视频/音频(audio/video)暂停时触发。
onplay事件在视频/音频(audio/video)开始播放时触发。
onplaying事件在视频/音频(audio/video)暂停或者在缓冲后准备重新开始播放时触发。
onprogress事件在浏览器下载指定的视频/音频(audio/video)时触发。
onratechange事件在视频/音频(audio/video)的播放速度发送改变时触发。
onseeked事件在用户重新定位视频/音频(audio/video)的播放位置后触发。
onseeking事件在用户开始重新定位视频/音频(audio/video)时触发。
onstalled事件在浏览器获取媒体数据,但媒体数据不可用时触发。
onsuspend事件在浏览器读取媒体数据中止时触发。
ontimeupdate事件在当前的播放位置发送改变时触发。
onvolumechange事件在音量发生改变时触发。
onwaiting事件在视频由于要播放下一帧而需要缓冲时触发。

动画事件

事件描述DOM
animationend该事件在 CSS 动画结束播放时触发
animationiteration该事件在 CSS 动画重复播放时触发
animationstart该事件在 CSS 动画开始播放时触发

过渡事件

事件描述DOM
transitionend该事件在 CSS 完成过渡后触发。

其他事件

事件描述DOM
onmessage该事件通过或者从对象(WebSocket, Web Worker, Event Source 或者子 frame 或父窗口)接收到消息时触发
onmousewheel已废弃。 使用 onwheel 事件替代
ononline该事件在浏览器开始在线工作时触发。
onoffline该事件在浏览器开始离线工作时触发。
onpopstate该事件在窗口的浏览历史(history 对象)发生改变时触发。
onshow该事件当 <menu> 元素在上下文菜单显示时触发
onstorage该事件在 Web Storage(HTML 5 Web 存储)更新时触发
ontoggle该事件在用户打开或关闭 <details> 元素时触发
onwheel该事件在鼠标滚轮在元素上下滚动时触发

事件对象

常量

静态变量描述DOM
CAPTURING-PHASE当前事件阶段为捕获阶段(3)1
AT-TARGET当前事件是目标阶段,在评估目标事件(1)2
BUBBLING-PHASE当前的事件为冒泡阶段 (2)3

属性

属性描述DOM
bubbles返回布尔值,指示事件是否是起泡事件类型。2
cancelable返回布尔值,指示事件是否可拥可取消的默认动作。2
currentTarget返回其事件监听器触发该事件的元素。2
eventPhase返回事件传播的当前阶段。2
target返回触发此事件的元素(事件的目标节点)。2
timeStamp返回事件生成的日期和时间。2
type返回当前 Event 对象表示的事件的名称。2

方法

方法描述DOM
initEvent()初始化新创建的 Event 对象的属性。2
preventDefault()通知浏览器不要执行与事件关联的默认动作。2
stopPropagation()不再派发事件。2

目标事件对象

方法

方法描述DOM
addEventListener()允许在目标事件中注册监听事件(IE8=attachEvent())2
dispatchEvent()允许发送事件到监听器上 (IE8=fireEvent())2
removeEventListener()运行一次注册在事件目标上的监听事件(IE8=detachEvent())2

事件监听对象

方法

方法描述DOM
handleEvent()把任意对象注册为事件处理程序2

文档事件对象

方法

方法描述DOM
createEvent()2

鼠标/键盘事件对象

属性

属性描述DOM
altKey返回当事件被触发时,"ALT" 是否被按下。2
button返回当事件被触发时,哪个鼠标按钮被点击。2
clientX返回当事件被触发时,鼠标指针的水平坐标。2
clientY返回当事件被触发时,鼠标指针的垂直坐标。2
ctrlKey返回当事件被触发时,"CTRL" 键是否被按下。2
Location返回按键在设备上的位置3
charCode返回onkeypress事件触发键值的字母代码。2
key在按下按键时返回按键的标识符。3
keyCode返回onkeypress事件触发的键的值的字符代码,或者 onkeydown 或 onkeyup 事件的键的代码。2
which返回onkeypress事件触发的键的值的字符代码,或者 onkeydown 或 onkeyup 事件的键的代码。2
metaKey返回当事件被触发时,"meta" 键是否被按下。2
relatedTarget返回与事件的目标节点相关的节点。2
screenX返回当某个事件被触发时,鼠标指针的水平坐标。2
screenY返回当某个事件被触发时,鼠标指针的垂直坐标。2
shiftKey返回当事件被触发时,"SHIFT" 键是否被按下。2

方法

方法描述W3C
initMouseEvent()初始化鼠标事件对象的值2
initKeyboardEvent()初始化键盘事件对象的值3

如您还有不明白的可以在下面与我留言或是与我探讨QQ群308855039,我们一起飞!