本文讲什么?

伴随着JavaScript这种web浏览器脚本语言的普及，对它的事件驱动交互模型，以及它与Ruby、Python和Java中常见的请求-响应模型的区别有一个基本了解，对您是有益的。在这篇文章中，我将解释一些JavaScript并发模型的核心概念，包括其事件循环和消息队列，希望能够提升你对一种语言的理解，这种语言你可能已经在使用但也许并不完全理解。

这篇文章是写给谁的?

这篇文章是针对在客户端或服务器端使用或计划使用JavaScript的web开发人员的。如果你已经精通事件循环，那么这篇文章的大部分对你来说会很熟悉。对于那些还不是很精通的人，我希望能给你提供一个基本的了解，这样可以更好地帮助你阅读和编写日常代码。

非阻塞I / O

在JavaScript中，几乎所有的I/O都是非阻塞的。这包括HTTP请求，数据库操作和磁盘读写，单线程执行要求在运行期执行一个操作时，提供一个回调函数，然后继续做其它的事情。当操作已经完成时，消息和已提供的回调函数一起插入到队列。在将来的某个时候，消息从队列移除，回调函数触发。

虽然这种交互模型可能对已经习惯使用用户界面的开发人员很熟悉，比如“mousedown,”和“click”事件在某一时刻被触发。这与通常在服务器端应用程序进行的同步式请求-响应模型是不同的。

让我们来比较一下两小块代码，发出HTTP请求到www.google.com和输出响应到控制台。首先看看Ruby，配合使用Faraday（一个Ruby 的HTTP 客户端开发库）:

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response = Faraday.get 'http://www.google.com'
puts response
puts 'Done!'

执行路径很容易跟踪:

  1. 执行get方法，执行的线程等待，直到收到响应
  2. 从谷歌收到响应并返回给调用者，它存储在一个变量中
  3. 变量的值(在本例中，就是我们的响应)输出到控制台
  4. 值“Done!“输出到控制台
    让我们使用Node.js和Request库在JavaScript做同样的事情:
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    request('http://www.google.com', function(error, response, body) {
      console.log(body);
    });
    console.log('Done!');

表面上看略有不同,实际行为截然不同:

  1. 执行请求函数，传递一个匿名函数作为回调，当响应在将来某个时候可用时执行回调。
  2. “Done!“立即输出到控制台
  3. 在将来的某个时候，响应返回和回调执行时，输出它的内容到控制台

事件循环

将调用者和响应解耦，使得JavaScript在运行期等待异步操作完成和回调触发时可以做其他事情。但是这些回调在内存中是如何组织的，按什么顺序执行？什么导致他们被调用？

JavaScript运行时包含一个消息队列，它存储了需要处理的消息的列表和相关的回调函数。这些消息是以队列的形式来响应回调函数所涉及的外部事件(如鼠标单击或收到HTTP请求的响应)的。例如，如果用户单击一个按钮，但没有提供回调函数，那么也没有消息会被加入队列。

在一次循环，队列提取下一条消息(每次提取称为一次“tick”)，当事件发生，该消息的回调执行。
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回调函数的调用在调用栈作为初始化frame(片段)，由于JavaScript是单线程的，未来的消息提取和处理因为等待栈的所有调用返回而被停止。后续(同步)函数调用会添加新的调用frame到栈(例如，函数init调用函数changeColor)。

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function init() {
  var link = document.getElementById("foo");
  link.addEventListener("click", function changeColor() {
    this.style.color = "burlywood";
  });
}
init();

在这个例子中，当用户单击“foo”元素时，一条消息(及其回调函数changeColor)会被插入到队列，并触发“onclick“事件。当消息离开队列时，其回调函数changeColor被调用。当changeColor返回(或者是抛出一个错误)，事件循环仍在继续。只要函数changeColor存在，并指定为“foo”元素的onclick方法的回调，那么在该元素上单击会导致更多的消息(和相关的回调changeColor)插入队列。

队列附加消息

如果一个函数在代码中按异步调用(比如setTimeout)，提供的回调将最终作为一个不同的消息队列的一部分被执行，它将发生在事件循环的某个未来的动作上。例如:

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function f() {
  console.log("foo");
  setTimeout(g, 0);
  console.log("baz");
  h();
}
function g() {
  console.log("bar");
}
function h() {
  console.log("blix");
}
f();

由于setTimeout的非阻塞特性，它的回调将在至少0毫秒后触发，而不是作为消息的一部分被处理。在这个示例中，setTimeout被调用， 传入了一个回调函数g且延时0毫秒后执行。当我们指定时间到达(当前情况是，几乎立即执行)，一个单独的消息将被加入队列（g作为回调函数）。控制台打印的结果会是像这样：“foo”，“baz”，“blix”，然后是事件循环的下一个动作:“bar”。如果在同一个调用片段中，两个调用都设置为setTimeout -传递给第二个参数的值也相同-则它们的回调将按照调用顺序插入队列。

Web Workers

使用Web Workers允许您能够将一项费时的操作在一个单独的线程中执行，从而可以释放主线程去做别的事情。worker（工作线程）包括一个独立的消息队列，事件循 环，内存空间独立于实例化它的原始线程。worker和主线程之间的通信通过消息传递，看起来很像我们往常常见的传统事件代码示例。
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首先，我们的worker:

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// our worker, which does some CPU-intensive operation
var reportResult = function(e) {
  pi = SomeLib.computePiToSpecifiedDecimals(e.data);
  postMessage(pi);
};
onmessage = reportResult;

然后，主要的代码块在我们的HTML中以script-标签存在：

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// our main code, in a <script>-tag in our HTML page
var piWorker = new Worker("pi_calculator.js");
var logResult = function(e) {
  console.log("PI: " + e.data);
};
piWorker.addEventListener("message", logResult, false);
piWorker.postMessage(100000);

在这个例子中，主线程创建一个worker，同时注册logResult回调函数到其“消息”事件。在worker里，reportResult函数注册到自己的“消息”事件中。当worker线程接收到主线程的消息，worker入队一条消息同时带上reportResult回调函数。消息出队时，一条新消息发送回主线程，新消息入队主线程队列(带上logResult回调函数)。这样，开发人员可以将cpu密集型操作委托给一个单独的线程，使主线程解放出来继续处理消息和事件。

关于闭包的

JavaScript对闭包的支持，允许你这样注册回调函数，当回调函数执行时，保持了对他们被创建的环境的访问（即使回调的执行时创建了一个全新的调用栈）。理解我们的回调作为一个不同的消息的一部分被执行，而不是创建它的那个会很有意思。看看下面的例子:

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function changeHeaderDeferred() {
  var header = document.getElementById("header");
  setTimeout(function changeHeader() {
    header.style.color = "red";
    return false;
  }, 100);
  return false;
}
changeHeaderDeferred();

在这个例子中，changeHeaderDeferred函数被执行时包含了变量header。函数 setTimeout被调用，导致消息(带上changeHeader回调)被添加到消息队列，在大约100毫秒后执行。然后 changeHeaderDeferred函数返回false，结束第一个消息的处理，但header变量仍然可以通过闭包被引用，而不是被垃圾回收。当 第二个消息被处理(changeHeader函数)，它保持了对在外部函数作用域中声明的header变量的访问。一旦第二个消息 (changeHeader函数)执行结束，header变量可以被垃圾回收。

提醒

JavaScript 事件驱动的交互模型不同于许多程序员习惯的请求-响应模型，但如你所见，它并不复杂。使用简单的消息队列和事件循环，JavaScript使得开发人员在构建他们的系统时使用大量asynchronously-fired（异步-触发）回调函数，让运行时环境能在等待外部事件触发的同时处理并发操作。然 而，这不过是并发的一种方法。在本文的第二部分中，我将对JavaScript的并发模型与MRI Ruby(线程和GIL)，EventMachine(Ruby)，Java(线程)进行比较。