1js同步与异步

一、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？

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。

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）。

上图中，主线程运行的时候，产生堆（heap）和栈（stack），栈中的代码调用各种外部 API，它们在”任务队列”中加入各种事件（click，load，done）。只要栈中的代码执行完毕，主线程就会去读取”任务队列”，依次执行那些事件所对应的回调函数。

var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);    
req.onload = function (){}; // 同步任务      
req.onerror = function (){}; // 同步任务
req.send(); // 异步任务

上面代码中的 req.send 方法是 Ajax 操作向服务器发送数据，它是一个异步任务，意味着只有当前脚本的所有代码执行完，系统才会去读取”任务队列”。所以，它与下面的写法等价。

    var req = new XMLHttpRequest();
    req.open('GET', url);
    req.send(); // 异步任务
    req.onload = function (){};  // 同步任务      
    req.onerror = function (){}; // 同步任务      

也就是说，指定回调函数的部分（onload 和 onerror），在 send()方法的前面或后面无关紧要，因为它们属于执行栈的一部分，系统总是执行完它们，才会去读取”任务队列”。

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()(定时器)和 setInterval()(间隔定时器)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。

setTimeout()(定时器)

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。

console.log(1);
setTimeout(function(){console.log(2);},1000);
console.log(3);

上面代码的执行结果是 1，3，2，因为 setTimeout()将第二行推迟到 1000 毫秒之后执行。

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。

// 3 秒后弹出“Hello”var myVar;

function myFunction() {myVar = setTimeout(alertFunc, 3000);
}

function alertFunc() {alert("Hello!");
}

var id = setTimeout(fn,timer);
       //fn 是执行函数
       //timer 间隔时间
       // 返回一个 id 值，在 fn 未触发之前，可以通过 clearTimeout(id)清除，从而不执行 fn
clearTimeout(id);

使用 clearTimeOut() 方法来阻止函数的执行;
返回一个 ID（数字），可以将这个 ID 传递给 clearTimeout() 来取消执行。

setInterval()(间隔定时器)

setInterval 描述的是每隔多少时间执行某操作；

var id = setInterval(fn,timer);
    //fn 是要执行的函数，//timer 是间隔时间
    // 返回一个 id，用于将来某个时间用 clearInterval 清除间隔定时器
clearInterval(id);

setInterval() 方法会不停地调用函数，直到 clearInterval() 被调用或窗口被关闭。由 setInterval() 返回的 ID 值可用作 clearInterval() 方法的参数；

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。