单线程的 JavaScript 是怎么实现异步的?

前言
众所周知，JavaScript是单线程的，但是不可避免的，JavaScript也需要进行一些异步任务，比如下面这个例子

function foo() {
    console.log("first");
    setTimeout(( function(){
        console.log( 'second' );
    }),5);
}
 
for (var i = 0; i < 1000000; i++) {
    foo();
}
复制代码

上面这个例子，执行结果会首先全部输出first，然后全部输出second，而不是交替执行
在这个过程中，很明显发生了并发的异步任务，那么问题来了，单线程的JavaScript是怎么实现异步的?

JavaScript为什么是单线程的?
作为一个Java程序员，在知道了JavaScript是单线程之后，首先的反应就是不解，为什么一种语言会被设计成单线程的呢? 它为什么不能使用多线程来提高效率呢?

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。

JavaScript怎么实现异步?
现在我们已经了解了JavaScript为什么是单线程的了，那么它又是怎么实现异步的呢?
JavaScript的异步能力主要是由运行环境提供的

JavaScript的运行环境
JavaScript Runtime也就是JavaScript代码运行的地方。比如JavaScript 可以在 chrome 中执行，也可以在node中执行，chrome与node都是JavaScript Runtime

由上图可知，JavaScript Runtime主要包括Js Engine与WebAPI等内容
Js Engine将我们编写的 JavaScript 转换为更高效的机器码，以实现更好的性能。
chrome 浏览器中的 JavaScript 由 V8 引擎处理。V8引擎主要包括内存堆与执行栈两个部分

内存堆：用于分配 JavaScript 程序使用的内存。
执行栈：在执行栈中，您的 JS 代码被读取并逐行执行。
除了引擎，JavaScript Runtime也提供了WebAPI供JS代码调用，WebAPI提供了网络请求，定时器，事件监听等多种能力
因为JS Runtime并不是单线程的，而是持有一个线程池，因此WebAPI中的代码是运行在其他线程的，自然也就提供了异步的能力

事件循环机制
JS分为同步任务和异步任务，同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
栈中的代码调用WebAPI时也就异步任务，异步任务执行完成后，它们会在事件队列中添加各种事件
而栈中的代码执行完毕，就会读取事件队列中的事件，去执行那些回调
执行栈与任务队列如此循环，也就是事件循环机制

需要注意的是，一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕（此时JS引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中
因此setTimeout设置的时间并不是准确的，可能在它推入到事件列表时，主线程还不空闲，正在执行其它代码，因此存在误差。

总结
JavaScript本质上是运行在浏览器里的脚本语言，为了简单与避免操作DOM时引入同步问题，所以JavaScript被设计成了单线程的语言。
JavaScript的异步能力是由运行环境提供的，通过WebAPI与事件循环机制，单线程的JS也可以执行异步任务。

最后
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