為什么JavaScript是單線程冶伞？
JavaScript語言的一大特點就是單線程，也就是說臂外，同一個時間只能做一件事。那么喇颁，為什么JavaScript不能有多個線程呢漏健？這樣能提高效率啊。
JavaScript的單線程橘霎，與它的用途有關(guān)蔫浆。作為瀏覽器腳本語言，JavaScript的主要用途是與用戶互動姐叁，以及操作DOM瓦盛。這決定了它只能是單線程，否則會帶來很復雜的同步問題外潜。比如原环，假定JavaScript同時有兩個線程，一個線程在某個DOM節(jié)點上添加內(nèi)容处窥，另一個線程刪除了這個節(jié)點嘱吗，這時瀏覽器應該以哪個線程為準？
所以滔驾，為了避免復雜性谒麦，從一誕生，JavaScript就是單線程哆致，這已經(jīng)成了這門語言的核心特征绕德，將來也不會改變。
為了利用多核CPU的計算能力摊阀，HTML5提出Web Worker標準耻蛇，允許JavaScript腳本創(chuàng)建多個線程，但是子線程完全受主線程控制胞此，且不得操作DOM臣咖。所以，這個新標準并沒有改變JavaScript單線程的本質(zhì)豌鹤。
任務隊列
單線程就意味著亡哄，所有任務需要排隊，前一個任務結(jié)束布疙，才會執(zhí)行后一個任務蚊惯。如果前一個任務耗時很長，后一個任務就不得不一直等著灵临。
如果排隊是因為計算量大截型，CPU忙不過來，倒也算了儒溉，但是很多時候CPU是閑著的宦焦，因為IO設備（輸入輸出設備）很慢（比如Ajax操作從網(wǎng)絡讀取數(shù)據(jù)），不得不等著結(jié)果出來，再往下執(zhí)行波闹。
JavaScript語言的設計者意識到酝豪，這時主線程完全可以不管IO設備，掛起處于等待中的任務精堕，先運行排在后面的任務孵淘。等到IO設備返回了結(jié)果，再回過頭歹篓，把掛起的任務繼續(xù)執(zhí)行下去瘫证。
于是，所有任務可以分成兩種庄撮，一種是同步任務（synchronous）背捌，另一種是異步任務（asynchronous）。同步任務指的是洞斯，在主線程上排隊執(zhí)行的任務毡庆，只有前一個任務執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行后一個任務巡扇；異步任務指的是扭仁，不進入主線程、而進入"任務隊列"（task queue）的任務厅翔，只有"任務隊列"通知主線程乖坠，某個異步任務可以執(zhí)行了，該任務才會進入主線程執(zhí)行刀闷。
具體來說熊泵，異步執(zhí)行的運行機制如下。（同步執(zhí)行也是如此甸昏，因為它可以被視為沒有異步任務的異步執(zhí)行顽分。）
1.所有同步任務都在主線程上執(zhí)行，形成一個執(zhí)行棧（execution context stack）施蜜。
2.主線程之外卒蘸，還存在一個"任務隊列"（task queue）。只要異步任務有了運行結(jié)果翻默，就在"任務隊列"之中放置一個事件缸沃。
3.一旦"執(zhí)行棧"中的所有同步任務執(zhí)行完畢，系統(tǒng)就會讀取"任務隊列"修械，看看里面有哪些事件趾牧。那些對應的異步任務，于是結(jié)束等待狀態(tài)肯污，進入執(zhí)行棧翘单，開始執(zhí)行吨枉。
4.主線程不斷重復上面的第三步。
下圖就是主線程和任務隊列的示意圖哄芜。
只要主線程空了貌亭，就會去讀取"任務隊列"，這就是JavaScript的運行機制忠烛。這個過程會不斷重復属提。
事件和回調(diào)函數(shù)
"任務隊列"是一個事件的隊列（也可以理解成消息的隊列），IO設備完成一項任務美尸，就在"任務隊列"中添加一個事件，表示相關(guān)的異步任務可以進入"執(zhí)行棧"了斟薇。主線程讀取"任務隊列"师坎，就是讀取里面有哪些事件。
"任務隊列"中的事件堪滨，除了IO設備的事件以外胯陋，還包括一些用戶產(chǎn)生的事件（比如鼠標點擊、頁面滾動等等）袱箱。只要指定過回調(diào)函數(shù)遏乔，這些事件發(fā)生時就會進入"任務隊列"，等待主線程讀取发笔。
所謂"回調(diào)函數(shù)"（callback）盟萨，就是那些會被主線程掛起來的代碼。異步任務必須指定回調(diào)函數(shù)了讨，當主線程開始執(zhí)行異步任務捻激，就是執(zhí)行對應的回調(diào)函數(shù)。
"任務隊列"是一個先進先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)前计，排在前面的事件胞谭，優(yōu)先被主線程讀取。主線程的讀取過程基本上是自動的男杈，只要執(zhí)行棧一清空丈屹，"任務隊列"上第一位的事件就自動進入主線程。但是伶棒，由于存在后文提到的"定時器"功能旺垒，主線程首先要檢查一下執(zhí)行時間，某些事件只有到了規(guī)定的時間苞冯，才能返回主線程袖牙。
Event Loop
主線程從"任務隊列"中讀取事件，這個過程是循環(huán)不斷的舅锄，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop（事件循環(huán)）鞭达。
為了更好地理解Event Loop司忱，請看下圖
上圖中，主線程運行的時候畴蹭，產(chǎn)生堆（heap）和棧（stack）坦仍，棧中的代碼調(diào)用各種外部API，它們在"任務隊列"中加入各種事件（click叨襟，load繁扎，done）。只要棧中的代碼執(zhí)行完畢糊闽，主線程就會去讀取"任務隊列"梳玫，依次執(zhí)行那些事件所對應的回調(diào)函數(shù)。
執(zhí)行棧中的代碼（同步任務）右犹，總是在讀取"任務隊列"（異步任務）之前執(zhí)行提澎。請看下面這個例子。
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.onload = function (){};
req.onerror = function (){};
req.send();
上面代碼中的req.send方法是Ajax操作向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)念链，它是一個異步任務盼忌，意味著只有當前腳本的所有代碼執(zhí)行完，系統(tǒng)才會去讀取"任務隊列"掂墓。所以谦纱，它與下面的寫法等價。
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload = function (){};
req.onerror = function (){};
也就是說君编，指定回調(diào)函數(shù)的部分（onload和onerror）跨嘉，在send()方法的前面或后面無關(guān)緊要，因為它們屬于執(zhí)行棧的一部分啦粹，系統(tǒng)總是執(zhí)行完它們偿荷，才會去讀取"任務隊列"。
定時器
除了放置異步任務的事件唠椭，"任務隊列"還可以放置定時事件跳纳，即指定某些代碼在多少時間之后執(zhí)行。這叫做"定時器"（timer）功能贪嫂，也就是定時執(zhí)行的代碼寺庄。
定時器功能主要由setTimeout()和setInterval()這兩個函數(shù)來完成，它們的內(nèi)部運行機制完全一樣力崇，區(qū)別在于前者指定的代碼是一次性執(zhí)行，后者則為反復執(zhí)行亮靴。以下主要討論setTimeout()馍盟。
setTimeout()接受兩個參數(shù)，第一個是回調(diào)函數(shù)茧吊，第二個是推遲執(zhí)行的毫秒數(shù)贞岭。
console.log(1);
setTimeout(function(){console.log(2);},1000);
console.log(3);
// 上面代碼的執(zhí)行結(jié)果是1八毯，3，2瞄桨，
// 因為setTimeout()將第二行推遲到1000毫秒之后執(zhí)行话速。
如果將setTimeout()的第二個參數(shù)設為0，就表示當前代碼執(zhí)行完（執(zhí)行棧清空）以后芯侥，立即執(zhí)行（0毫秒間隔）指定的回調(diào)函數(shù)泊交。
setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);
// 上面代碼的執(zhí)行結(jié)果總是2，1柱查，
// 因為只有在執(zhí)行完第二行以后廓俭，系統(tǒng)才會去執(zhí)行"任務隊列"中的回調(diào)函數(shù)。
總之物赶，setTimeout(fn,0)的含義是白指，指定某個任務在主線程最早可得的空閑時間執(zhí)行，也就是說酵紫，盡可能早得執(zhí)行。它在"任務隊列"的尾部添加一個事件错维，因此要等到同步任務和"任務隊列"現(xiàn)有的事件都處理完奖地，才會得到執(zhí)行。
HTML5標準規(guī)定了setTimeout()的第二個參數(shù)的最小值（最短間隔）赋焕，不得低于4毫秒参歹，如果低于這個值，就會自動增加隆判。在此之前犬庇，老版本的瀏覽器都將最短間隔設為10毫秒。另外侨嘀，對于那些DOM的變動（尤其是涉及頁面重新渲染的部分）臭挽，通常不會立即執(zhí)行，而是每16毫秒執(zhí)行一次咬腕。這時使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()欢峰。
需要注意的是，setTimeout()只是將事件插入了"任務隊列"涨共，必須等到當前代碼（執(zhí)行棧）執(zhí)行完纽帖，主線程才會去執(zhí)行它指定的回調(diào)函數(shù)。要是當前代碼耗時很長举反，有可能要等很久懊直，所以并沒有辦法保證，回調(diào)函數(shù)一定會在setTimeout()指定的時間執(zhí)行火鼻。
Node.js的Event Loop
Node.js也是單線程的Event Loop室囊，但是它的運行機制不同于瀏覽器環(huán)境雕崩。
請看下面的示意圖
根據(jù)上圖，Node.js的運行機制如下波俄。
1.V8引擎解析JavaScript腳本晨逝。
2.解析后的代碼，調(diào)用Node API懦铺。
3.libuv庫負責Node API的執(zhí)行捉貌。它將不同的任務分配給不同的線程，形成一個Event Loop（事件循環(huán)）冬念，以異步的方式將任務的執(zhí)行結(jié)果返回給V8引擎趁窃。
4.V8引擎再將結(jié)果返回給用戶。
除了setTimeout和setInterval這兩個方法急前，Node.js還提供了另外兩個與"任務隊列"有關(guān)的方法：process.nextTick和setImmediate醒陆。它們可以幫助我們加深對"任務隊列"的理解。
process.nextTick方法可以在當前"執(zhí)行棧"的尾部----下一次Event Loop（主線程讀取"任務隊列"）之前----觸發(fā)回調(diào)函數(shù)裆针。也就是說刨摩，它指定的任務總是發(fā)生在所有異步任務之前。setImmediate方法則是在當前"任務隊列"的尾部添加事件世吨，也就是說澡刹，它指定的任務總是在下一次Event Loop時執(zhí)行，這與setTimeout(fn, 0)很像耘婚。請看下面的例子罢浇。
process.nextTick(function A() {
console.log(1);
process.nextTick(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED
上面代碼中，由于process.nextTick方法指定的回調(diào)函數(shù)沐祷，總是在當前"執(zhí)行棧"的尾部觸發(fā)嚷闭，所以不僅函數(shù)A比setTimeout指定的回調(diào)函數(shù)timeout先執(zhí)行，而且函數(shù)B也比timeout先執(zhí)行赖临。這說明胞锰，如果有多個process.nextTick語句（不管它們是否嵌套），將全部在當前"執(zhí)行棧"執(zhí)行思杯。
現(xiàn)在胜蛉，再看setImmediate。
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);
上面代碼中色乾，setImmediate與setTimeout(fn,0)各自添加了一個回調(diào)函數(shù)A和timeout誊册，都是在下一次Event Loop觸發(fā)。那么暖璧，哪個回調(diào)函數(shù)先執(zhí)行呢案怯？答案是不確定。運行結(jié)果可能是1--TIMEOUT FIRED--2澎办，也可能是TIMEOUT FIRED--1--2嘲碱。
令人困惑的是金砍，Node.js文檔中稱，setImmediate指定的回調(diào)函數(shù)麦锯，總是排在setTimeout前面恕稠。實際上，這種情況只發(fā)生在遞歸調(diào)用的時候扶欣。
setImmediate(function (){
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
});
setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);
});
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2
上面代碼中鹅巍，setImmediate和setTimeout被封裝在一個setImmediate里面，它的運行結(jié)果總是1--TIMEOUT FIRED--2料祠，這時函數(shù)A一定在timeout前面觸發(fā)骆捧。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面（即函數(shù)B在timeout后面觸發(fā)），是因為setImmediate總是將事件注冊到下一輪Event Loop髓绽，所以函數(shù)A和timeout是在同一輪Loop執(zhí)行敛苇，而函數(shù)B在下一輪Loop執(zhí)行。
我們由此得到了process.nextTick和setImmediate的一個重要區(qū)別：多個process.nextTick語句總是在當前"執(zhí)行棧"一次執(zhí)行完顺呕，多個setImmediate可能則需要多次loop才能執(zhí)行完枫攀。事實上，這正是Node.js 10.0版添加setImmediate方法的原因株茶，否則像下面這樣的遞歸調(diào)用process.nextTick脓豪，將會沒完沒了，主線程根本不會去讀取"事件隊列"忌卤！
process.nextTick(function foo() {
process.nextTick(foo);
});
事實上楞泼，現(xiàn)在要是你寫出遞歸的process.nextTick驰徊，Node.js會拋出一個警告堕阔，要求你改成setImmediate。
另外超陆，由于process.nextTick指定的回調(diào)函數(shù)是在本次"事件循環(huán)"觸發(fā)牺弹，而setImmediate指定的是在下次"事件循環(huán)"觸發(fā)，所以很顯然时呀，前者總是比后者發(fā)生得早，而且執(zhí)行效率也高（因為不用檢查"任務隊列"）航攒。
轉(zhuǎn)自:阮一峰老師的《JavaScript 運行機制詳解：再談Event Loop》
