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JS堆栈内存的运行机制

JS堆栈内存的运行机制

作者: 江平路 | 来源:发表于2020-08-17 00:27 被阅读0次

    内存基本概念

    内存的生命周期:

    1、分配所需的内存

    2、内存的读与写

    3、不需要时将其释放

    所有语言的内存生命周期都基本一致,不同的是最后一步在低级语言中很清晰,但是在像JavaScript 等高级语言中,这一步是隐藏的、透明的。

    js的内存生命周期:

    1、定义变量时就完成了内存分配

    2、使用值的过程实际上是对分配内存进行读取与写入的操作。读取与写入可能是写入一个变量或者一个对象的属性值,甚至传递函数的参数。

    3、而内存的释放而依赖GC机制(高级语言解释器嵌入的“垃圾回收器”)。

    程序运行的时候,需要内存空间存放数据。一般来说,系统会划分出两种不同的内存空间:一种叫做栈(stack),另一种叫做堆(heap)。

    堆内存

    1、中有拿出来一块,用来存引用数据类型。Heap,一个16进制的地址。

    2、按照键、值分别存放,并关联起来。

    3、堆内存是有个地址,放到栈内存的值存储空间,并和变量关联

    栈内存

    1、从电脑内存中分配一块出来,用来执行代码的内存,Stack

    2、先创建变量,再做赋值操作

    3、分配一个主线程来自上而下执行。(js单线程,浏览器多线程)

    4、主要用来运行代码,和存储基本类型。

    5、stack是有结构的,每个区块按照一定次序存放(后进先出),stack中主要存放一些基本类型的变量和对象的引用,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的。可以明确知道每个区块的大小,因此,stack的寻址速度要快于heap。

    堆栈溢出

    因为stack是有限制的,而且stack超出浏览器的规定的栈限制时就会报stack overflow。一般情况下不会出现这种情况,因为js语言有他自己的GC机制,而出现这种情况一般是js的死循环或者没有正确的停止递归造成的,可以通过调试去追踪stack。我还碰到过c++编绎的activx控件,使用事件函数做实时推送时stack overflow。原因是控件的事件函数并不会等showMsg函数执行完再进行推送,解决方法是推送每次只推送一条,当js执行完后再请求下一次推送。

    javascript 的单线程

    JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。

    JavaScript的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JavaScript的主要用途是与用户互动,以及操作DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?

    所以,为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。

    为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。

    运行机制——Event Loop (事件循环) 

    单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。

    如果排队是因为计算量大,CPU忙不过来,倒也算了,但是很多时候CPU是闲着的,因为IO设备(输入输出设备)很慢(比如Ajax操作从网络读取数据),不得不等着结果出来,再往下执行。

    JavaScript语言的设计者意识到,这时主线程完全可以不管IO设备,挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。

    于是,所有任务可以分成两种,一种是同步任务(synchronous),另一种是异步任务(asynchronous)。同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;异步任务指的是,不进入主线程、而进入"任务队列"(task queue)的任务,只有"任务队列"通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程执行。

    常见的异步任务有Ajax操作、定时器(setTimeout/setInterval)、UI事件(load(图片js文件的加载等)、resize、scroll、click等)。网上有文章说定时器是另起一个线程并行执行是不对的。

    具体来说,异步执行的运行机制如下。(同步执行也是如此,因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。)

    (1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。

    (2)主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。只要异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。

    (3)一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行。

    (4)主线程不断重复上面的第三步。

    下图就是主线程和任务队列的示意图。

    只要主线程空了,就会去读取"任务队列",这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。

    参考链接:http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

    宏任务,微任务

    1、宏任务:script,setInterval,setTimeout,一些浏览器api

    2、微任务:Promise,process.nextTick,js自身api,或者node,环境。

    3、不同环境执行机制有差异,不同任务进入不同Event Queue队列。

    4、当主程结束,先执行准备好微任务,然后再执行准备好的宏任务,一个轮询结束。

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