摘要：在異步機(jī)制中，任務(wù)隊列就是用來維護(hù)異步任務(wù)回調(diào)函數(shù)的隊列。四對象對象是工作組提出的一種規(guī)范，目的是為異步編程提供統(tǒng)一接口。

Javascript語言的執(zhí)行環(huán)境是"單線程"（single thread）。所謂"單線程"，就是指一次只能完成一件任務(wù)。如果有多個任務(wù)，就必須排隊，前面一個任務(wù)完成，再執(zhí)行后面一個任務(wù)，以此類推。

單線程模式的好處是實現(xiàn)起來比較簡單，執(zhí)行環(huán)境相對單純；
壞處是只要有一個任務(wù)耗時很長，后面的任務(wù)都必須排隊等著，會拖延整個程序的執(zhí)行。常見的瀏覽器無響應(yīng)（假死），往往就是因為某一段Javascript代碼長時間運行（比如死循環(huán)），導(dǎo)致整個頁面卡在這個地方，其他任務(wù)無法執(zhí)行。

JS代碼可以修改DOM結(jié)構(gòu)，如果JS是多線程的，當(dāng)不同JS線程可能同時修改DOM結(jié)構(gòu)，JS設(shè)計成單線程可以避免DOM渲染沖突。Webwork支持多線程，但是不能訪問DOM。

由于JavaScript是可操縱DOM的，如果在修改這些元素屬性同時渲染界面（即JS線程和UI線程同時運行），那么渲染線程前后獲得的元素數(shù)據(jù)就可能不一致了。
因此為了防止渲染出現(xiàn)不可預(yù)期的結(jié)果，瀏覽器設(shè)置GUI渲染線程與JS引擎為互斥的關(guān)系，當(dāng)JS引擎執(zhí)行時GUI線程會被掛起， GUI更新則會被保存在一個隊列中等到JS引擎線程空閑時立即被執(zhí)行。
所以如果JS執(zhí)行的時間過長，這樣就會造成頁面的渲染不連貫，導(dǎo)致頁面渲染加載阻塞。

Javascript語言將任務(wù)的執(zhí)行模式分成兩種：同步（Synchronous）和異步（Asynchronous）
"同步模式"就是上一段的模式，后一個任務(wù)等待前一個任務(wù)結(jié)束，然后再執(zhí)行，程序的執(zhí)行順序與任務(wù)的排列順序是一致的、同步的；
"異步模式"則完全不同，每一個任務(wù)有一個或多個回調(diào)函數(shù)（callback），前一個任務(wù)結(jié)束后，不是執(zhí)行后一個任務(wù)，而是執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，后一個任務(wù)則是不等前一個任務(wù)結(jié)束就執(zhí)行，所以程序的執(zhí)行順序與任務(wù)的排列順序是不一致的、異步的。
"異步模式"非常重要。在瀏覽器端，耗時很長的操作都應(yīng)該異步執(zhí)行，避免瀏覽器失去響應(yīng)，最好的例子就是Ajax操作。在服務(wù)器端，"異步模式"甚至是唯一的模式，因為執(zhí)行環(huán)境是單線程的，如果允許同步執(zhí)行所有http請求，服務(wù)器性能會急劇下降，很快就會失去響應(yīng)。

相信不少人對Javascript單線程表示懷疑：為何單線程可以實現(xiàn)異步操作呢？其實Javascript確實是單線程的（我們不妨把這個線程稱作主線程），但它實現(xiàn)異步操作的方式確實借助了瀏覽器的其他線程的幫助。那其他線程是怎么幫助Javascript主線程來實現(xiàn)異步的呢？答案就是任務(wù)隊列（task queue）和事件循環(huán)（event loop）。

一、任務(wù)隊列
首先，作為單線程語言，在Javascript中定義的任務(wù)都會在主線程中執(zhí)行。但是并不是每個任務(wù)都會立刻執(zhí)行，而這種不立刻執(zhí)行的任務(wù)我們稱作異步任務(wù)。相反，那些立刻執(zhí)行的任務(wù)我們把它們稱作同步任務(wù)。而這些異步任務(wù)都會交給瀏覽器的其他線程去執(zhí)行，但是主線程需要了解這些異步任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)，才方便進(jìn)行下一步操作。

打個比方，主線程準(zhǔn)備做飯，所以下達(dá)一個異步任務(wù)去買菜，異步任務(wù)買完菜之后得告訴主線程：“我買完菜啦”，這個時候主線程才好開始做飯。

而我們知道因為Javascript是單線程，所以上述的“下一步操作”沒法直接定義在主函數(shù)里（不然就被當(dāng)做同步任務(wù)直接執(zhí)行了），那這些應(yīng)該定義在哪里呢？答案就是異步任務(wù)的回調(diào)函數(shù)中。在Javascript異步機(jī)制中，任務(wù)隊列就是用來維護(hù)異步任務(wù)回調(diào)函數(shù)的隊列。這樣一個隊列用來存放這些回調(diào)函數(shù)，它們會等到主線程執(zhí)行完所有的同步函數(shù)之后按照先進(jìn)先出的方式挨個執(zhí)行。那么執(zhí)行完任務(wù)隊列之后呢？Javascript主線程就執(zhí)行完畢了嗎？當(dāng)然不是，不然網(wǎng)頁加載完畢之后，誰來處理后續(xù)與用戶的交互事件（比如點擊事件）呢？
二、事件循環(huán)
Javascript的異步機(jī)制:
執(zhí)行同步任務(wù) -> 檢查任務(wù)隊列中是否有任務(wù) -> [有如果則執(zhí)行] -> 檢查任務(wù)隊列中是否有任務(wù) -> [有如果則執(zhí)行] -> ......
可見主線程在執(zhí)行完同步任務(wù)之后，會無限循環(huán)地去檢查任務(wù)隊列中是否有新的“任務(wù)”，如果有則執(zhí)行。而這些任務(wù)包括我們在異步任務(wù)中定義的回調(diào)函數(shù)，也包括用戶交互事件的回調(diào)函數(shù)。通過事件循環(huán)，Javascript不僅很好的處理了異步任務(wù)，也很好的完成了與用戶交互事件的處理。因為在完成異步任務(wù)的回調(diào)函數(shù)之后，任務(wù)隊列中的任務(wù)都是由事件所產(chǎn)生的，因此我們也把上述的循環(huán)過程叫做事件循環(huán)。

總而言之，Javascript單線程的背后有瀏覽器的其他線程為其完成異步服務(wù)，這些異步任務(wù)為了和主線程通信，通過將回調(diào)函數(shù)推入到任務(wù)隊列等待執(zhí)行。主線程所做的就是執(zhí)行完同步任務(wù)后，通過事件循環(huán)，不斷地檢查并執(zhí)行任務(wù)隊列中回調(diào)函數(shù)。

一、回調(diào)函數(shù)
這是異步編程最基本的方法。

假定有兩個函數(shù)f1和f2，后者等待前者的執(zhí)行結(jié)果。如果f1是一個很耗時的任務(wù)，可以考慮改寫f1，把f2寫成f1的回調(diào)函數(shù)。

function f1(callback){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務(wù)代碼

　　　　　　callback();

　　　　}, 1000);

　　}
//執(zhí)行代碼：

　　f1(f2);

采用這種方式，我們把同步操作變成了異步操作，f1不會堵塞程序運行，相當(dāng)于先執(zhí)行程序的主要邏輯，將耗時的操作推遲執(zhí)行。

回調(diào)函數(shù)的優(yōu)點是簡單、容易理解和部署，缺點是不利于代碼的閱讀和維護(hù)，各個部分之間高度耦合（Coupling），流程會很混亂，而且每個任務(wù)只能指定一個回調(diào)函數(shù)。

二、事件監(jiān)聽
另一種思路是采用事件驅(qū)動模式。任務(wù)的執(zhí)行不取決于代碼的順序，而取決于某個事件是否發(fā)生。

還是以f1和f2為例。首先，為f1綁定一個事件（這里采用的jQuery的寫法）。

function f1(){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務(wù)代碼

f1.trigger("done");

　　　　}, 1000);

　　}


f1.on("done", f2);

這種方法的優(yōu)點是比較容易理解，可以綁定多個事件，每個事件可以指定多個回調(diào)函數(shù)，而且可以"去耦合"（Decoupling），有利于實現(xiàn)模塊化。缺點是整個程序都要變成事件驅(qū)動型，運行流程會變得很不清晰。
三、發(fā)布/訂閱
上一節(jié)的"事件"，完全可以理解成"信號"。
我們假定，存在一個"信號中心"，某個任務(wù)執(zhí)行完成，就向信號中心"發(fā)布"（publish）一個信號，其他任務(wù)可以向信號中心"訂閱"（subscribe）這個信號，從而知道什么時候自己可以開始執(zhí)行。這就叫做"發(fā)布/訂閱模式"（publish-subscribe pattern），又稱"觀察者模式"（observer pattern）。
這個模式有多種實現(xiàn)，下面采用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub，這是jQuery的一個插件。
首先，f2向"信號中心"jQuery訂閱"done"信號。

jQuery.subscribe("done", f2);

function f1(){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務(wù)代碼

jQuery.publish("done");

　　　　}, 1000);

　　}

jQuery.publish("done")的意思是，f1執(zhí)行完成后，向"信號中心"jQuery發(fā)布"done"信號，從而引發(fā)f2的執(zhí)行。
此外，f2完成執(zhí)行后，也可以取消訂閱（unsubscribe）?！　?/p>

jQuery.unsubscribe("done", f2);

這種方法的性質(zhì)與"事件監(jiān)聽"類似，但是明顯優(yōu)于后者。因為我們可以通過查看"消息中心"，了解存在多少信號、每個信號有多少訂閱者，從而監(jiān)控程序的運行。
四、Promises對象
Promises對象是CommonJS工作組提出的一種規(guī)范，目的是為異步編程提供統(tǒng)一接口。
簡單說，它的思想是，每一個異步任務(wù)返回一個Promise對象，該對象有一個then方法，允許指定回調(diào)函數(shù)。比如，f1的回調(diào)函數(shù)f2,可以寫成：

f1().then(f2);

f1要進(jìn)行如下改寫（這里使用的是jQuery的實現(xiàn)）：

function f1(){
　　　　var dfd = $.Deferred();
　　　　setTimeout(function () {
　　　　　　// f1的任務(wù)代碼
　　　　　　dfd.resolve();
　　　　}, 500);
       return dfd.promise;
　　}

這樣寫的優(yōu)點在于，回調(diào)函數(shù)變成了鏈?zhǔn)綄懛?，程序的流程可以看得很清楚，而且有一整套的配套方法，可以實現(xiàn)許多強大的功能。
比如，指定多個回調(diào)函數(shù)：

　f1().then(f2).then(f3);

再比如，指定發(fā)生錯誤時的回調(diào)函數(shù)：

f1().then(f2).fail(f3);

而且，它還有一個前面三種方法都沒有的好處：如果一個任務(wù)已經(jīng)完成，再添加回調(diào)函數(shù)，該回調(diào)函數(shù)會立即執(zhí)行。所以，你不用擔(dān)心是否錯過了某個事件或信號。這種方法的缺點就是編寫和理解，都相對比較難。

瀏覽器是多進(jìn)程的
瀏覽器之所以能夠運行，是因為系統(tǒng)給它的進(jìn)程分配了資源（cpu、內(nèi)存）
簡單點理解，每打開一個Tab頁，就相當(dāng)于創(chuàng)建了一個獨立的瀏覽器進(jìn)程（渲染進(jìn)程）。

瀏覽器的渲染進(jìn)程是多線程的，頁面的渲染，JS的執(zhí)行，事件的循環(huán)，都在這個進(jìn)程內(nèi)進(jìn)行。
渲染進(jìn)程包含了哪些線程（列舉一些主要常駐線程）：
1.GUI渲染線程
負(fù)責(zé)渲染瀏覽器界面，解析HTML，CSS，構(gòu)建DOM樹和RenderObject樹，布局和繪制等。
當(dāng)界面需要重繪（Repaint）或由于某種操作引發(fā)回流(reflow)時，該線程就會執(zhí)行
注意，GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的，當(dāng)JS引擎執(zhí)行時GUI線程會被掛起（相當(dāng)于被凍結(jié)了），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。
2.JS引擎線程
也稱為JS內(nèi)核，負(fù)責(zé)處理Javascript腳本程序。（例如V8引擎）
JS引擎線程負(fù)責(zé)解析Javascript腳本，運行代碼。
JS引擎一直等待著任務(wù)隊列中任務(wù)的到來，然后加以處理，瀏覽器無論什么時候都只有一個JS線程在運行JS程序
同樣注意，GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的，所以如果JS執(zhí)行的時間過長，這樣就會造成頁面的渲染不連貫，導(dǎo)致頁面渲染加載阻塞。
3.事件觸發(fā)線程
歸屬于瀏覽器而不是JS引擎，用來控制事件循環(huán)（可以理解，JS引擎自己都忙不過來，需要瀏覽器另開線程協(xié)助）
當(dāng)JS引擎執(zhí)行代碼塊如setTimeOut時（也可來自瀏覽器內(nèi)核的其他線程,如鼠標(biāo)點擊、AJAX異步請求等），會將對應(yīng)任務(wù)添加到事件線程中
當(dāng)對應(yīng)的事件符合觸發(fā)條件被觸發(fā)時，該線程會把事件添加到待處理隊列的隊尾，等待JS引擎的處理
注意，由于JS的單線程關(guān)系，所以這些待處理隊列中的事件都得排隊等待JS引擎處理（當(dāng)JS引擎空閑時才會去執(zhí)行）
4.定時觸發(fā)器線程
傳說中的setInternal與setTimeout所在線程
瀏覽器定時計數(shù)器并不是由JavaScript引擎計數(shù)的,（因為JavaScript引擎是單線程的, 如果處于阻塞線程狀態(tài)就會影響記計時的準(zhǔn)確）
因此通過多帶帶線程來計時并觸發(fā)定時（計時完畢后，添加到事件隊列中，等待JS引擎空閑后執(zhí)行）
注意，W3C在HTML標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，規(guī)定要求setTimeout中低于4ms的時間間隔算為4ms。
5.異步http請求線程
在XMLHttpRequest在連接后是通過瀏覽器新開一個線程請求
將檢測到狀態(tài)變更時，如果設(shè)置有回調(diào)函數(shù)，異步線程就產(chǎn)生狀態(tài)變更事件，將這個回調(diào)再放入事件隊列中。再由JavaScript引擎執(zhí)行。

參考資料
1.JS異步編程異步編程的方法和原理