我对JS异步执行机制的理解

JavaScript023

我对JS异步执行机制的理解,第1张

说起JS的异步执行机制,如果百度一下,你首先会发现阮一峰的写过一篇关于异步机制的文章( http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html ),等你津津有味又一头雾水的看完,然后继续看百度的其他结果,然后会发现,阮一峰的这篇被另一个大牛朴灵给批判了

( http://www.360doc.com/content/14/1011/13/15077656_416048738.shtml )。

由此可见,关于异步执行机制到底是怎么回事,因为涉及到浏览器底层机制,所以不容易彻底了解清楚,就算是大牛阮一峰,也只是通过英文文献来了解,而且一知半解。我的这篇文章只是试图尽可能简单的描述一下JS的异步执行机制,坦白说,我现在并不能完全弄懂这个机制,所以也不能完全解释清这个机制,所以,如果我写的越严谨,就越容易出错,我只能简单但是较模糊的描述一下:

JS的运行环境是一个很复杂的环境,它里面有非常多的复杂的名词事物,用简单又不严谨的说法来说,运行环境里至少有下面这些事物:

有一个国外的web app,专门用来讲解异步事件的门道 Loupe ,这个更接近真实情况。为什么我不讲解这个?因为更复杂了,我们并不打算研究浏览器的底层,不是么?

然后说一下任务队列里的任务。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,靠主线程自己就可以执行完成的任务;异步任务指的是,主线程执行开始之后,需要靠主线程之外的线程才能完成的任务。由主线程决定是否要动用其他线程。以下内容,不再提栈,只说主线程。

现在说重点:

异步任务的执行机制是:

当主线程遇到一个异步任务,比如一个ajax请求,当主线程执行到 xhr.send() 的时候,这个send命令是立即执行的, 并不会像一些人想象的,拖到所有同步任务的最后面。 然后主线程向http线程发送指令,要求http线程向服务器发送请求。这里强调一下http线程,显然它不是主线程的一部分,因为它可以并发,如果你有100个ajax请求,每个都需要1秒钟,是不是http线程要花100秒呢?并不是,它会并发100个请求,总共耗时大约1.01秒就完成了。

主线程向以http线程为代表的几个线程发送指令之后,主线程就暂时不再管这个ajax任务了,而是去看任务队列里的下一个任务。

http线程发送了请求之后接收反馈,收到之后,形成一个新的事件(可以叫做“我收到啦!”事件),然后插入到回调函数队列中,因为回调函数队列的优先级很低,所以会排到总队列的最后面,其结果就是:主线程把同步任务都完成了,才开始执行异步事件的 回调 注意,并不是异步任务在全体同步任务结束之后才开始,而是异步任务的回调通常在全体同步任务结束之后才开始!异步任务跟异步任务的回调是两回事!是两个任务!一个鲜明的例子就是 setTimeout(fn, 1000) ,计时是从主线程遇到 setTimeout() 任务,然后分配给计时器线程,计时器线程开始干活的时候就开始计时了!只不过要1秒之后 fn 才执行! setTimeout() 和 fn 是两个任务! setTimeout() 是立即执行, fn 才是1秒之后执行。但是 setTimeout() 的执行,人眼是感受不到的,因为并没有什么地方有一个秒表告诉你 setTimeout() 开始执行了;而fn的执行,人眼能感受到,所以人们会错误的以为fn才是异步任务,其实fn并不是, fn 是个回调任务,往往 fn 是同步任务,比如 fn 可能是 console.log(123) ,这怎么会是异步任务。

所以,异步机制是浏览器的两个或以上常驻线程共同完成的,异步请求是JS主线程和其他某个线程共同完成的,JS的执行线程发起异步请求(这时浏览器会开一条新的HTTP请求线程来执行请求,这时JS自己的任务已完成,继续执行线程队列中剩下的其他任务),然后在未来的某一时刻"任务队列"线程监视到之前的发起的HTTP请求已完成, "任务队列"就会把完成事件插入到JS执行队列的尾部等待JS处理

最后专门说说定时触发(settimeout和setinterval)。

定时触发是由浏览器的定时器线程执行的定时计数, 然后在定时时间到达之后,定时器线程把定时处理函数的执行请求插入到JS回调队列的尾端。

这个1到底是100毫秒之后弹出,还是1000毫秒(或更多时间)后弹出呢?又或是1100毫秒之后弹出?

答案是,1000毫秒多一点点之后弹出。

原因:浏览器会先执行setTimeout,也就是开始计时,然后开始执行sometask,执行了1000毫秒,然后去回调队列里看回调任务,alert(1)早就恭候了,因为定时100毫秒之后alert(1)就可以执行了。所以,等1000毫秒的任务完成,1就会立即弹出,所以答案是1000毫秒多一点点之后弹出。

所以用这两个函数的时候,实际的执行时间是大于或等于指定时间的,不保证能准确定时的。

最后强调一下setInterval。比如我希望每100毫秒打印一个1。然后,又有极端情况,就是sometask耗时1000毫秒。你以为sometask结束之后会打出10个1么?并不会,只会打出1个1,因为setInterval第一次读秒结束之后,回调队列出现了一个alert(1),根据之前的理论,并不会执行。又过了100毫秒之后,计时器线程会去观察回调队列是不是已经有了alert(1),如果有,就不再往回调队列里加alert(1),目的就是为了避免回调叠加执行。

总之,你需要记住,异步任务就是主线程在任务队列里看到了这个任务,看了一眼之后就然后安排别的线程帮忙,然后主线程就忙别的去了,别的线程帮忙完事之后,再在队列末尾放一个新任务叫“帮忙完毕”,到此异步任务本身就完事。主任务看到“帮忙完毕”任务之后,就去执行回调,回调执行完,这个异步任务连同回调就全都完事。然后,如果并没有回调。。。没有就没有呗。

异步加载又叫非阻塞加载,浏览器在下载执行js的同时,还会继续进行后续页面的处理。主要有三种方式。

方法一:也叫Script DOM Element

(function(){

var scriptEle = document.createElement("script")

scriptEle.type = "text/javasctipt"

scriptEle.async = true

scriptEle.src = "http://cdn.bootcss.com/jquery/3.0.0-beta1/jquery.min.js"

var x = document.getElementsByTagName("head")[0]

x.insertBefore(scriptEle, x.firstChild)

})()

<async>属性是HTML5中新增的异步支持。此方法被称为Script DOM Element 方法。Google Analytics 和 Google+ Badge 都使用了这种异步加载代码

(function(){

var ga = document.createElement('script')

ga.type = 'text/javascript'

ga.async = true

ga.src = ('https:' == document.location.protocol ? 'https://ssl' : 'http://www') + '.google-analytics.com/ga.js'

var s = document.getElementsByTagName('script')[0]

s.parentNode.insertBefore(ga, s)

})()

但是这种加载方式执行完之前会阻止onload事件的触发,而现在很多页面的代码都在onload时还执行额外的渲染工作,所以还是会阻塞部分页面的初始化处理。

方法二:onload时的异步加载

(function(){

if(window.attachEvent){

window.attachEvent("load", asyncLoad)

}else{

window.addEventListener("load", asyncLoad)

}

var asyncLoad = function(){

var ga = document.createElement('script')

ga.type = 'text/javascript'

ga.async = true

ga.src = ('https:' == document.location.protocol ? 'https://ssl' : 'http://www') + '.google-analytics.com/ga.js'

var s = document.getElementsByTagName('script')[0]

s.parentNode.insertBefore(ga, s)

}

)()

这种方法只是把插入script的方法放在一个函数里面,然后放在window的onload方法里面执行,这样就解决了阻塞onload事件触发的问题。

注:DOMContentLoaded与load的区别。前者是在document已经解析完成,页面中的dom元素可用,但是页面中的图片,视频,音频等资源未加载完,作用同jQuery中的ready事件;后者的区别在于页面所有资源全部加载完毕。

方法三:其他方法

由于JavaScript的动态性,还有很多异步加载方法: XHR Injection、 XHR Eval、 Script In Iframe、 Script defer属性、 document.write(script tag)。

XHR Injection(XHR 注入):通过XMLHttpRequest来获取javascript,然后创建一个script元素插入到DOM结构中。ajax请求成功后设置script.text为请求成功后返回的responseText。

//获取XMLHttpRequest对象,考虑兼容性。

var getXmlHttp = function(){

var obj

if (window.XMLHttpRequest)

obj = new XMLHttpRequest()

else

obj = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP")

return obj

}

//采用Http请求get方式open()方法的第三个参数表示采用异步(true)还是同步(false)处理

var xmlHttp = getXmlHttp()

xmlHttp.open("GET", "http://cdn.bootcss.com/jquery/3.0.0-beta1/jquery.min.js", true)

xmlHttp.send()

xmlHttp.onreadystatechange = function(){

if (xmlHttp.readyState == 4 &&xmlHttp.status == 200){

var script = document.createElement("script")

script.text = xmlHttp.responseText

document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script)

}

}

XHR Eval:与XHR Injection对responseText的执行方式不同,直接把responseText放在eval()函数里面执行。

//获取XMLHttpRequest对象,考虑兼容性。

var getXmlHttp = function(){

var obj

if (window.XMLHttpRequest)

obj = new XMLHttpRequest()

else

obj = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP")

return obj

}

//采用Http请求get方式open()方法的第三个参数表示采用异步(true)还是同步(false)处理

var xmlHttp = getXmlHttp()

xmlHttp.open("GET", "http://cdn.bootcss.com/jquery/3.0.0-beta1/jquery.min.js", true)

xmlHttp.send()

xmlHttp.onreadystatechange = function(){

if (xmlHttp.readyState == 4 &&xmlHttp.status == 200){

eval(xmlHttp.responseText)

//alert($)//可以弹出$,表明JS已经加载进来。click事件放在其它出会出问题,应该是还没加载进来

$("#btn1").click(function(){

alert($(this).text())

})

}

}

Script In Irame:在父窗口插入一个iframe元素,然后再iframe中执行加载JS的操作。

var insertJS = function(){alert(2)}

var iframe = document.createElement("iframe")

document.body.appendChild(iframe)

var doc = iframe.contentWindow.document//获取iframe中的window要用contentWindow属性。

doc.open()

doc.write("<script>var insertJS = function(){}<\/script><body onload='insertJS()'></body>")

doc.close()

GMail Mobile:业内JS内容被注释,所以不会执行,在需要的时候,获取script中的text内容去掉注释,调用eval()执行。

<script type="text/javascript">

/*

var ...

*/

</script>

HTML5新属性:async和defer属性

defer属性:IE4.0就出现。defer属声明脚本中将不会有document.write和dom修改。浏览器会并行下载其他有defer属性的script。而不会阻塞页面后续处理。注:所有的defer脚本必须保证按顺序执行的。

<script type="text/javascript" defer></script>

async属性:HTML5新属性。脚本将在下载后尽快执行,作用同defer,但是不能保证脚本按顺序执行。他们将在onload事件之前完成。

<script type="text/javascript" defer></script>

Firefox 3.6、Opera 10.5、IE 9和最新的Chrome和Safari都支持async属性。可以同时使用async和defer,这样IE 4之后的所有IE都支持异步加载。

没有async属性,script将立即获取(下载)并执行,期间阻塞了浏览器的后续处理。如果有async属性,那么script将被异步下载并执行,同时浏览器继续后续的处理。

总结: 对于支持HTML5的浏览器,实现JS的异步加载只需要在script元素中加上async属性,为了兼容老版本的IE还需加上defer属性;对于不支持HTML5的浏览器(IE可以用defer实现),可以采用以上几种方法实现。原理基本上都是向DOM中写入script或者通过eval函数执行JS代码,你可以把它放在匿名函数中执行,也可以在onload中执行,也可以通过XHR注入实现,也可以创建一个iframe元素,然后在iframe中执行插入JS代码。