V8引擎詳解（八）——消息隊列

前言

本文是V8引擎詳解系列的第八篇，重點內容是關於V8引擎的消息隊列，會經過單線程的特色入手來學習，逐步其消息隊列的運行機制。
文末會有已經完成的系列文章的連接，本系列文章還在不斷更新歡迎持續關注。

單線程

爲何是單線程

因爲javascript最初做爲瀏覽器腳本語言，主要用來與用戶互動、操做dom等，若是有多個線程同時操做一個DOM的狀況，會致使很是難以處理，因此javascript只能設計成單線程。

不過現代計算機基本都是多核CPU的，純粹的單線程會致使一些性能得不到釋放，因此新的 HTML5 標準中提出了 web worker概念，容許用戶額外開啓線程，不過 worker 線程是徹底受主線程控制（大部分狀況處理一些計算邏輯），且沒有操做DOM的權限，本質上javascript仍是單線程。

異步任務

javascript只有一個主線程用來執行任務，可是同一時間只能執行一個任務也就是函數，普通的函數會造成一個任務隊列排隊執行，可是有些任務會很是耗時且不可控（網絡請求、事件監聽）等，若是讓這些任務也和普通任務同樣排隊執行，那麼執行效率低不說還會致使頁面的卡死。
因而就有了異步任務，而 V8 引擎 經過消息隊列 和 事件循環 系統讓異步任務執行且不用排隊等待執行完畢。

消息隊列

消息隊列是 V8引擎 除了主線程任務外，額外維護的一個隊列，主要存放要執行的任務（函數）。徹底符合隊列 先進先出 的特色，從隊列的頭部取出任務，從隊列的尾部添加任務。

瀏覽器自己須要異步的場景很是多，而每一種異步操做的機制也各不相同， 消息隊列能夠和多種異步場景產生交互。

• 輸入事件相關的異步交互（好比onClick）由引擎的 DOM Binding 模塊處理，相應的事件觸發時，會將對應的回調函數添加到消息隊列中。
• ajax請求相關的異步交互 由引擎的network模塊處理，在網絡請求完成返回以後，會將對應的回調函數添加到消息隊列中。
• 定時器相關的異步交互 會引擎的 timer 模塊處理，當時間到達的時候，會將回調函數添加到任務隊列中。（定時器調度策略比較複雜，會有專門的調度策略在合適的時間添加對應的回調任務）

以及一些其餘的模塊會將異步操做放置到消息隊列中，在引擎主線程的任務都執行完成後再執行消息隊列中被推送的任務。
具體以下圖：

（圖片來源： 《Help, I'm stuck in an event-loop》）

那麼消息隊列會在何時執行呢？
每次執行棧中的代碼就是一個宏任務(task)，而消息隊列中的任務會按順序放到下一次的宏任務(task)中，每一個宏任務(task)在執行時，V8 都會從新建立棧，而後隨着宏任務(task)中函數調用，棧也隨之變化，最終，當該宏任務(task)執行結束時，整個棧又會被清空，接着主線程繼續執行下一個宏任務(task)。

而瀏覽器會在一個 宏任務(task) 執行結束後，在下一個 task 執行開始前，對頁面進行從新渲染如圖：

因爲主線程執行消息隊列中宏任務的時間顆粒度太粗了（主要中間有一次渲染過程），沒法勝任一些對精度和實時性要求較高的場景，因此又引入了promise 機制也就是微任務如圖:

（本篇的重點不在於宏任務和微任務因此簡單帶過，可是我想表達的是，如今前端面試大機率都會問到宏任務和微任務，不少人都只會回答到宏任務和微任務的執行順序，可是若是你回答出中間還有一個頁面渲染的過程，纔算真正瞭解）

事件循環

若是你能理解上文的消息隊列機制，那麼事件循環就很好理解了，本質上就是

• 主線程運行產生了執行棧，在調用執行棧的過程當中調用了一些異步函數。
• 當知足異步函數的觸發條件時，會將對應的回調函數推送到消息隊列中。
• 當主棧中的代碼執行完畢時，會觸發一次頁面渲染，而後建立新的主棧。
• 將消息隊列中的回調函數推送到主棧。而後順序執行主棧的任務。
• 反覆循環執行上述過程就是時間循環。

總結

本文主要了解了關於V8引擎的消息隊列的運行機制，也簡單的瞭解了一下爲何js使用單線程機制，以及簡單說了一下宏任務和微任務（網上相關的好文章很是多，因此本文就不重複贅述，只是簡單的點了一下容易被忽略的點）。若是有什麼錯誤，請在評論中和做者一塊兒討論，若是您以爲本文對您有幫助請幫忙點個贊，感激涕零。

參考文章

vimeo.com/96425312 time.geekbang.org/column/arti…

系列文章

V8引擎詳解（一）——概述
V8引擎詳解（二）——AST
V8引擎詳解（三）——從字節碼看V8的演變
V8引擎詳解（四）——字節碼是如何執行的
V8引擎詳解（五）——內聯緩存
V8引擎詳解（六）——內存結構
V8引擎詳解（七）——垃圾回收機制
V8引擎詳解（八）——消息隊列
V8引擎詳解（九）——協程&生成器函數