1. JS 的单线程特性
JS 是单线程特性,这意味着所有代码都在一个线程上(即主线程)执行,同一时间只有一个任务在执行,其他任务都在等待。
这意味着即使有多个异步操作,它们的回调函数也会按顺序执行,不会出现多个操作同时修改共享数据的情况。
主线程的职责
主线程负责执行所有的 JS 代码,包括同步代码、回调函数、事件处理程序等。
主线程是单线程的,同一时间只能执行一个任务。
2. 单线程特性的核心-事件循环(Event Loop)
事件循环是JS单线程模型的核心。它确保即使有异步操作,代码也是按顺序执行的。
2.1. 事件循环的工作原理
事件循环不断检查主线程是否空闲,当主线程空闲时,从任务队列或微任务队列中取出任务并执行。
2.1.1 任务队列
异步操作(如定时器、网络请求等)的回调函数会被放入任务队列中。
当当前执行栈为空时,事件循环会从任务队列中取出任务并执行。
2.1.2 微任务队列
微任务(如 Promise
的回调)的执行优先级高于任务队列中的任务。
微任务会在当前任务执行完成后立即执行。
3. 虽是单线程,仍存在竞态条件的可能性
尽管 JS是单线程的,但在某些情况下仍然可能出现竞态条件,如:
3.1. 多个异步操作的回调顺序不确定
如果多个异步操作的完成时间非常接近,它们的回调执行顺序无法预测。
3.2. 共享状态的修改
如果多个异步操作都修改同一个共享变量,可能会导致他们读取到的该变量的状态不一致。
4. 单线程如何实现并发效果
首先明确,这个并发能力是由浏览器或 Node.js 的底层 C++ API 实现的,跟 JS 的单线程没有半毛钱关系,不要搞错了。
现在来分析这种情况,我通过 while 循环依次发送 3 个异步请求,不要理所当然的觉得,JS 会发送完一个请求,接收到回调后,再发送下一个请求。
4.1. 异步操作的发起是同步的,会立即执行
也就是说,JS 发完第一个异步请求就会接着发下一个,它才不会管你第一个异步请求的回调是否完成。(假如你第一个异步请求本身耗时较长,JS 又一直在发请求,搞不好等第一个异步请求完成,开始走第一个请求相应的回调函数逻辑时,JS 可能都已经发到第 N 个请求了。这种场景又常会使用 async/await 来强迫 JS 等待第一个请求。)
4.2. 异步操作的回调放进任务队列,由事件循环依次处理
当请求完成回来后,开始走到请求的回调部分,JS 会把这些回调函数放进任务队列里,回调函数在任务队列中等待事件循环依次处理(这也是单线程特性的表现)。
4.3. 并发指的是底层 API 并发处理请求
底层 API 的并发执行是独立于 JS 的,由浏览器或 Node.js 的底层 C++ API 实现,这些 API 可以确保异步操作本身可以高效、并行地执行,并不会阻塞 JS 的主线程。
4.4. 异步并发与 JS 的单线程逻辑并不冲突
底层 C++ API 确保可以异步、并行的处理请求,但是每个请求的回调会被依次放在任务队列里,再相继在 JS 的单线程上按顺序执行。
5. 通过锁来控制并发时对共享变量的修改
针对上述3.2,可以考虑增加一个锁变量,在每次操作该共享变量时,先检查锁变量的状态,确保只有一个回调在修改,即确保对共享变量的访问是互斥的。