JavaScript单线程运行机制与并发模型

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，同一时间只能做一件事。具体地，一个window对应一个JavaScript线程。

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、JavaScript并发模型与事件循环

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。那么JavaScript是如何实现异步调用的呢？

JavaScript里这种并发的一种理论上的模型如下：

（1）所有同步任务依次被执行，在内存栈区域产生相应的栈帧(活动记录)。

（2）一个JavaScript运行时包含一个待处理的消息队列，每个消息都与一个函数相关联。当栈为空时，就从队列中取出一个消息并进行处理。这个处理过程包含了调用与这个消息相关联的函数(以及因而创建了一个初始堆栈帧)。当栈再次为空的时候，也就意味着消息处理结束。

这种处理方式通常使用如下的方式来实现：

while(queue.waitForMessage()){
    queue.processNextMessage();
}

  如果当前没有任何消息，queue.waitForMessage会同步等待消息到来。

因此这个过程被称为事件循环。

每一个消息执行完成后，其他消息才会被执行。在浏览器里，当一个事件出现且一个事件监听程序被绑定时，消息会被随时添加，如果没有事件监听器，则事件丢失。调用setTimeout函数会在一个时间段过去后在队列中添加一个消息，这个时间段作为函数的第二个参数被传入。如果队列中没有其他消息，那么这个消息会被马上处理，但是如果有其他消息，则setTimeout消息必须等待其他消息处理完。因此第二个参数仅仅表示最少的时间而非确切的时间。

以Ajax为例，事件循环模型如下：