JavaScript 并发与并行的特性

JavaScript 是一门支持并行计算的编程语言。

概念解析

顺序：以数学中「加减乘除」计算来阐述，先计算乘除、再计算加减，这种逻辑是基于「时间先后」顺序的，也就称之为时序逻辑或顺序逻辑。

并行：它是非顺序逻辑下的计算模型，去除掉了时间概念，不需要考虑计算对象之间的关系，它的执行不与任何数、任何逻辑产生顺序依赖关系。

并发：在早期的计算系统是单核单进程的，一旦计算机开始打印某个东西，处于电脑前的工作人员就只能放下手上的工作，等待它，直到完成为止。所以这种集中式的环境需要通过并行来释放生产力。

清除或忽略时间维度的分布式环境，可以直接使用并行技术方案；而在集中式的环境中必须添加时间维度，才能使用并发来解决相同的问题。

并发不是并行，并发的逻辑里是存在「时间」维度的，而并行计算模型中是没有这个维度的。

在工作逻辑中：优先使用并行，然后再考虑并发。

一段代码可以运行在分布式的环境中而无视时间，那么将它抄写在纸面上并进行人工推算，与运行在一个机器环境中并没有任何计算性质的不同。前提是排除了「何时开始计算与计算多长时间」等条件依赖。

换句话说：程序可以陈述计算结果，而不依赖计算过程，那么它必然是可并行的。

并行模型

Node.js 内置 Chrome V8 引擎，完全基于 ECMAScript 规范实现，它本质上并不是「并行」的语言引擎。Node.js 在这基础上，通过宿主提供了事件机制，并且融合进了支持非阻塞 IO 的 libuv 。在应用层面的编程，就可以使用异步回调这样的并行特征。

事件回调的本质是使用「消息收发」，这也是在语言层面实现并行特性的可选模型，但 ECMAScript 并没有这样做，在 ECMAScript 2015 中提出了新的并行模型 Promise 。

Promise 在语言层面实现了并行执行的模型，它封装了一个「剥离了时间特性的数据，并代理该数据上的一切行为」，所以它的行为也是没有顺序意义的。

在传统并发思路上理解 Promise 机制时，最容易搞不清的就是「promise 什么时候执行」。

Promise 机制中并没有延时，也没有被延时的行为，更没有对「时间」这个维度的控制，因此在 JavaScript 中创建一个 promise 时，创建过程是立即完成的。使用原型方法 promise.resole、promise.reject 创建的 promise 也是立即完成的。

所有的 promise 对象都是在你需要时立即就生成的，但是 … 这些 promise 代理的那个数据还没有就绪（Ready）。

而一旦就绪，promise.then(foo) 中的 foo 就被触发了。不过这仍然不是并行特性， .then 代表了对顺序逻辑的理解。

任务队列

上面我们说过，在集中式的现场不能运行并行逻辑，所以通常会使用「并发」机制来解决这一问题。而并发机制的本质就是在并行中加入了「时间」维度。

并发的过程，具体分解为三个步骤：排队、唤醒、执行。这个通常对被处理的程序称为「调度」。

JavaScript 中的代码总是从全局代码（Script）或者模块的顶层代码（Module）开始运行的。当语法分析阶段结束后，JavaScript 就可以明确地知道哪些代码是全局的、哪些代码是模块顶层的，然后会将它们作为一段代码放在一个执行上下文中，再之后，这个上下文就被放到执行引擎中去执行了。

执行引擎会从全局的或模块顶层的第一行代码执行到最后一行，这个执行序列被称为脚本任务（ScriptJob），在这个执行序列处理完之前，ScriptJob 之外的代码都是没有执行权的。

例如，代码通过 <script> 标签装载的话，这些脚本块中的全局代码作为各个独立的 ScriptJob 放在一个队列中等待引擎顺序处理。

在 ES8（2017）之后，引擎会自主启动一个称为 RunJobs 的过程，这是一个循环，每个迭代都将由引擎扫描待执行的任务队列，并取出一个等待中的任务执行它。

不同的执行逻辑将它们的任务 Job 放到队列中，引擎总是会在循环中扫描到该 Job 并执行它。

引擎会为 Promise 建立一个任务队列，这个队列与 ScriptJob 所在的队列类似。

每个任务 Job 都需要一个自己的可执行上下文，这样的执行上下文是所有的可执行结构都具备的。

可执行结构包括：

既然如此，就只需要将 PromiseJob 映射为函数，那么 Job 的上下文自然也可以「作为一个函数执行结构」放到执行栈中，并且可以按照标准过程处理。

也就是说，调度一个 PromiseJob 和调度一个函数，没有区别。

执行栈

执行栈是按约定顺序处理的一种结构，结构里是多个可执行的上下文，关于执行栈的执行，有个约定的顺序原则：

当前栈顶的上下文，就是运行中的活动上下文。

即：当有一个并行行为（Promise）出现时，这个行为在概念上由于是并行的，所以不能入栈，因为栈顶是活动的上下文，入栈就会激活它的行为，因此需要通过 EnqueueJob 过程将它作为一个 PendingJob 添加到任务队列（Job Queues）中。

当栈顶为空时，引擎扫描待执行的任务队列，从上述队列中取出 PendingJob 来执行即可。

这个过程就是所谓的 RunJobs()。

Promise 的唤醒操作发生于 RunJobs 中，它会扫描 PromiseJobs 并处理那些已经就绪的 Promise。

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内容来源于《JavaScript 语言精髓与编程实战》

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