什么是異步？

異步和同步應(yīng)該是經(jīng)常談的一個話題了。同步的概念很簡單，自上而下依次執(zhí)行，必須等上邊執(zhí)行完下邊才會執(zhí)行。而異步可以先提交一個命令，中間可以去執(zhí)行別的事務(wù)，而當(dāng)執(zhí)行完之后回過頭來返回之前的任務(wù)。

舉個例子：

你很幸運(yùn)，找了一個漂亮的女朋友，有一天你的女朋友發(fā)短信問你晚上看什么電影？但你并不知道看什么，馬上打開電腦查了一下近期熱播的電影，這其中你女朋友一直在等你，這就是同步

而異步呢？還是你女朋友發(fā)短信問你看什么電影，你跟她說： 你先等會吧吧，等我查一下，查好之后你回頭打電話告訴了她。這就是異步。

從而我們能看出同步和異步的一些特點(diǎn)：

1.必須發(fā)生在兩個對象身上。（你和你女朋友）

2.必須發(fā)生一些事情。（看電影）

不同的就是：同步就是依次執(zhí)行，執(zhí)行完一個之后在執(zhí)行另一個，直到執(zhí)行完成，而異步就是先執(zhí)行一個，可能沒有執(zhí)行完成再去執(zhí)行另一個，等第一個執(zhí)行完成后再返回結(jié)果

為什么需要異步呢？

答案很明顯，為了提高辦事的效率，CPU計算速度和磁盤的讀寫速度差太遠(yuǎn)了，磁盤供不應(yīng)求，因此有了計算機(jī)的存儲系統(tǒng)的分層設(shè)計，平衡了效率和成本?？梢哉f懶惰推動人類的進(jìn)步，任何可以降低花費(fèi)時間而達(dá)到同等功效的方法肯定會被優(yōu)先采用。

發(fā)送短信時等待對方回復(fù)的時間純粹的浪費(fèi)掉了，CPU寫入磁盤等待返回的結(jié)果的等待時間也被無情的消耗了，這是一個講究效率的時代完全不能忍受的，因此讓員工一直處于忙碌狀態(tài)，最大限度的榨取員工價值是老板追求的，讓CPU和磁盤都不停的滿負(fù)荷處理事務(wù)也是效率需要的。因此，異步處理出現(xiàn)了。

什么是異步IO？

異步IO是指操作系統(tǒng)提供的IO（數(shù)據(jù)進(jìn)出）的能力，比如鍵盤輸入，對應(yīng)到顯示器上會有專門的數(shù)據(jù)輸出接口，這就是我們生活中可見的IO能力；這個接口在向下會進(jìn)入到操作系統(tǒng)這個層面，在操作系統(tǒng)中，會提供諸多的能力，比如：磁盤的讀寫，DNS的查詢，數(shù)據(jù)庫的連接啊，網(wǎng)絡(luò)請求的處理，等等；

在不同的操作系統(tǒng)層面，表現(xiàn)的不一致。有的是異步非阻塞的；有的是同步的阻塞的，無論如何，我們都可以看做是上層應(yīng)用于下層系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互；上層依賴于下層，但是反過來，上層也可以對下層提供的這些能力進(jìn)行改造；如果這種操作是異步的，非阻塞的，那么這種就是異步非阻塞的異步IO模型；如果是同步的阻塞的，那么就是同步IO模型；

koa就是一個上層的web服務(wù)框架，全部由js實現(xiàn)，他有操作系統(tǒng)之間的交互，全部通過nodejs來實現(xiàn)；如nodejs的 readFile就是一個異步非阻塞的接口，readFileSync就是一個同步阻塞接口。

什么是事件循環(huán)？

事件循環(huán)是指Node.js執(zhí)行非阻塞I/O操作，盡管JavaScript是單線程的,但由于大多數(shù)內(nèi)核都是多線程的，node.js會盡可能將操作裝載到系統(tǒng)內(nèi)核。因此它們可以處理在后臺執(zhí)行的多個操作。當(dāng)其中一個操作完成時，內(nèi)核會告訴Node.js，以便node.js可以將相應(yīng)的回調(diào)添加到輪詢隊列中以最終執(zhí)行。也就是說，js是單線程的，但是node運(yùn)行的時候其實是多線程的。（個人理解）而消息隊列是一個先進(jìn)先出的隊列，它里面存放著各種消息。

V8引擎

我們常說的Chrome引擎和nodejs引擎就是V8引擎，他大致由以下組成：

這個引擎由內(nèi)存堆和調(diào)用棧組成，內(nèi)存堆就是負(fù)責(zé)進(jìn)行內(nèi)存分配，比如變量賦值，調(diào)用棧就是代碼執(zhí)行的地方。

調(diào)用棧中順序執(zhí)行主線程的代碼，當(dāng)調(diào)用棧中為空時，js引擎會去消息隊列取消息。取到后就執(zhí)行。JavaScript是單線程的編程語言，意味著它有一個單一的調(diào)用棧。因此它只能在同一時間做一件事情。調(diào)用棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它基本上記錄了我們在程序中的什么位置。如果我們步入一個函數(shù)中，我們會把這些數(shù)據(jù)放在堆棧的頂部。如果我們從一個函數(shù)中返回，這些數(shù)據(jù)將會從棧頂彈出。這就是堆棧的用途。調(diào)用棧中的每個條目叫做棧幀。堆和棧的區(qū)別就是先進(jìn)先出，一個先進(jìn)后出。

當(dāng)js運(yùn)行時

我們經(jīng)常使用的一些API并不是js引擎中提供的，例如定時器setTimeout。

它們其實是在瀏覽器中提供的，也就是運(yùn)行時提供的，因此，實際上除了JavaScript引擎以外，還有其他的組件。

其中有個組件就是由瀏覽器提供的，叫Web APIs，像DOM，AJAX，setTimeout等等。

然后還有就是非常受歡迎的事件循環(huán)和回調(diào)隊列。

運(yùn)行時負(fù)責(zé)給引擎線程發(fā)送消息，只負(fù)責(zé)生產(chǎn)消息，不負(fù)責(zé)取消息。

消息隊列

主線程在執(zhí)行過程中遇到了異步任務(wù)，就發(fā)起函數(shù)或者稱為注冊函數(shù)，通過event loop線程通知相應(yīng)的工作線程（如ajax，dom，setTimout等），同時主線程繼續(xù)向后執(zhí)行，不會等待。等到工作線程完成了任務(wù)，eventloop線程會將消息添加到消息隊列中，如果此時主線程上調(diào)用棧為空就執(zhí)行消息隊列中排在最前面的消息，依次執(zhí)行。

新的消息進(jìn)入隊列的時候，會自動排在隊列的尾端。

單線程意味著js任務(wù)需要排隊，如果前一個任務(wù)出現(xiàn)大量的耗時操作，后面的任務(wù)得不到執(zhí)行，任務(wù)的積累會導(dǎo)致頁面的“假死”。這也是js編程一直在強(qiáng)調(diào)需要回避的“坑”。

主線程會循環(huán)上述步驟，事件循環(huán)就是主線程重復(fù)從消息隊列中取消息、執(zhí)行的過程。

需要注意的是 GUI渲染線程與JS引擎是互斥的，當(dāng)JS引擎執(zhí)行時GUI線程會被掛起，GUI更新會被保存在一個隊列中等到JS引擎空閑時立即被執(zhí)行。因此頁面渲染都是在js引擎主線程調(diào)用棧為空時進(jìn)行的。

其實 事件循環(huán) 機(jī)制和 消息隊列 的維護(hù)是由事件觸發(fā)線程控制的。

事件觸發(fā)線程 同樣是瀏覽器渲染引擎提供的，它會維護(hù)一個 消息隊列。

JS引擎線程遇到異步（DOM事件監(jiān)聽、網(wǎng)絡(luò)請求、setTimeout計時器等...），會交給相應(yīng)的線程單獨(dú)去維護(hù)異步任務(wù)，等待某個時機(jī)（計時器結(jié)束、網(wǎng)絡(luò)請求成功、用戶點(diǎn)擊DOM），然后由 事件觸發(fā)線程 將異步對應(yīng)的 回調(diào)函數(shù) 加入到消息隊列中，消息隊列中的回調(diào)函數(shù)等待被執(zhí)行。

同時，JS引擎線程會維護(hù)一個 執(zhí)行棧，同步代碼會依次加入執(zhí)行棧然后執(zhí)行，結(jié)束會退出執(zhí)行棧。

如果執(zhí)行棧里的任務(wù)執(zhí)行完成，即執(zhí)行棧為空的時候（即JS引擎線程空閑），事件觸發(fā)線程才會從消息隊列取出一個任務(wù)（即異步的回調(diào)函數(shù)）放入執(zhí)行棧中執(zhí)行。

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