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事件循环

浏览器的进程模型

何为进程?

程序运行需要有它自己专属的内存空间,可以把这块内存空间简单的理解成进程。

每个应用程序至少需要一个进程,进程之间相互独立的,就算要通信,也需要双方同意的。

之所以相互独立,就是为了防止应用之间相互影响,如 QQ 崩溃了,不会影响到微信、王者荣耀等等。

何为线程

有了进程,就可以运行程序的代码了。

运行代码的”人“称为”线程“

一个进程至少有一个线程、所以进程开启后会自动创建一个线程来运行代码(干活),这个线程就称之为”主线程“

主线程结束了,程序就结束了

如果程序需要同时执行多块代码、主线程就会启动更多的线程来执行代码,所以一个进程可以包含多个线程。

王者荣耀,有主线程、游戏线程、网络线程 等等。

浏览器有哪些进程和线程

浏览器是一个多进程多线程的应用程序

浏览器内部工作极其复杂

浏览器复杂程度,已经接近操作系统。

为了避免相互影响,减少相互连环崩溃的几率,当浏览器启动后,就会启动多个进程。

多进程表示多个内存空间,主要是:浏览器进程、网络进程、渲染进程。 这样的好处是当网络崩溃了,不会影响比的东西。

  • 浏览器进程:

    主要负责页面显示、用户交互、子进程管理(其他进程是由它启动的)。浏览器进程内部会启动多个线程来处理不同的任务。

  • 网络进程

    负责加载网络资源。浏览器进程内部会启动多个线程来处理不同的网络任务。

  • 渲染进程

    渲染进程启动后,会开启一个渲染主线程(事件循环就发生在这里),主要负责 HTML CSS JS 代码。

    默认情况下,浏览器会为每个标签开启一个新的渲染进程,保证不同标签页之间不互相影响。

渲染主线程是如何工作的?

渲染主线程事浏览器中最繁忙的线程,需要它处理的任务包括但不限于:

  • 解析 HTML
  • 解析 CSS
  • 计算样式

    em 计算成 px

  • 布局
  • 处理图层

    z-index 先画哪个图层

  • 每秒把页面画 60 次

    FPS

  • 执行全局 JS 代码
  • 执行时间处理函数
  • 执行计时器的回调函数
  • ......

为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些事情?

要处理这么多的任务,主线程遇到了一个前所未有的难题:如何调度任务?

比如:

  • 我正在执行一个 JS 函数,执行到一半的时候用户点击了按钮,我改立即去执行点击事件的处理函数吗。
  • 我正在执行一个 JS 函数,执行到一半的时候计时器到达时间了,我该立即去执行它的回调吗
  • 用户点了按钮的同时,计时器也到时间了,我应该处理哪一个?
  • ......

渲染主线程想出了一个绝妙的注意来处理这个问题:排队

  1. 在最开始的时候,渲染主线程会进入一个无线循环。
  2. 每一次循环会检查时间队列中是否有任务存在。如果有,就取出第一个任务执行,执行完一个后进入下一次的循环;如果没有,则进入休眠状态。
  3. 其他所有线程(包括其他进程的线程,如用户交互进程的线程添加的任务——点击事件等)可以随时向事件队列里面添加任务。新任务会被添加到队列的末尾。在添加新任务时,如果主线程事休眠状态。则会将其唤醒以继续循环拿去任务。

这样一来,就可以让每个任务有条不紊的、持续的进行下去了。

若干解释

何为异步?

代码在执行过程中,会遇到一些无法立即处理的任务,比如:

  • 计时完成后需要执行的任务

    setTimeout、setInterval

  • 网络通信需要执行的任务

    XHR、Fetch

  • 用户曹组后需要执行的任务

    addEventListener

如果让渲染主线程等待这些任务的时间大道,就会导致主线程长期处于 阻塞 的状态,从而导致浏览器的 卡死

主线程非常重要的一个任务就是要画页面!

渲染主线程承担着极其重要的工作,无论如何都不能阻塞!

因此,浏览器选择 异步 来解决这个问题。

面试题

如何理解 JS 的异步?

JS 是一门单线程的语言,这是因为他运行在浏览器的渲染进程中,而渲染主线程只有一个。而渲染主线程承担着诸多的工作,如:渲染页面,执行 JS 等都在其中运行。如果使用同步的方式,就极有可能导致主线程产生阻塞,从而导致事件队列中很多其他任务无法得到执行,这样一来,一方面会导致繁忙的主线程白白的消耗时间,另一方面页面也无法得到及时的更新,给用户造成卡死的现象。

所以浏览器采用异步的方式来避免。这种异步模式下,浏览器永不阻塞,从而最大限度的保证了单线程的流畅运行。

JS 为何会阻碍渲染?

html
<h1>hello world</h1>
<button>change</button>
<script>
	const h1 = document.querySelector('h1')
	const btn = document.querySelector('button')

	// 死循环指定时间
	function delay(time) {
		const start = Date.now()
		while (Date.now() - start < time) {}
	}

	btn.onclick = function () {
		h1.textContent = 'jimmy'
		delay(3000)
	}
</script>
<h1>hello world</h1>
<button>change</button>
<script>
	const h1 = document.querySelector('h1')
	const btn = document.querySelector('button')

	// 死循环指定时间
	function delay(time) {
		const start = Date.now()
		while (Date.now() - start < time) {}
	}

	btn.onclick = function () {
		h1.textContent = 'jimmy'
		delay(3000)
	}
</script>

点击按钮之后,会发生什么呢?

页面会卡 3s,之后才更新文案。

h1.textContent = 'jimmy' 这句话会产生一个新的任务(绘制任务)添加到任务队列。所以更新一定是在 3s 死循环之后执行。

JS 的执行,会影响页面的绘制 也因为:JS 执行,和渲染的执行都是在 渲染主线程中的。所以肯定一个发生,另外一个等着。

任务有优先级吗?

任务没有优先级,在任务队列中先进先出

但任务队列是有优先级的!根据 W3C 的最新解释:

过去的解释是 宏任务和微任务。但是现在众多的任务这两个已经没有办法满足了。

  • 每个任务都有一个任务类型,同一个类型的任务必须在同一个任务队列。不同类型的任务可以分属于不同的队列。在一次事件循环中,浏览器可以根据实际情况从不同的队列中取出任务执行

定时器队列类型、网络任务队列类型、用户交互事件队列类型

  • 浏览器必须准备好一个微队列,微队列中的任务优先级高于所有其他的任务执行,

随着浏览器的复杂度急剧提升,W3C 不再使用宏任务队列的说法

在目前 chrome 的实现中,至少包含了下面的队列:

  • 延时队列:用于存放计时器到达后的回调任务,优先级
  • 交互队列:用于存放用户操作后产生的时间处理任务,优先级
  • 微队列:用于存放最需要快速执行的任务,优先级最高

添加任务到微任务队列中最主要的方式是使用 PromiseMutationObserver

例如:

js
// 立即把一个函数添加到微任务队列
function foo() {}

Promise.resolve().then(foo)
// 立即把一个函数添加到微任务队列
function foo() {}

Promise.resolve().then(foo)

浏览器还有很多其他的队列,由于和我们开发关系不大,不做考虑

面试题

阐述一下 JS 的事件循环

事件循环又叫做消息循环,是浏览器渲染主进程的工作方式。在 Chrome 的源码中,它会开启一个永不结束的 for 循环,每次循环从任务队列中取出第一个任务执行,而其他线程只需要在合适的时候将任务添加到队列的末尾即可。

过去把消息对接简单的分为 宏任务和微任务。但目前这种已经无法满足复杂的浏览器环境,取而代之是一种更加灵活的处理方式!

根据 W3C 官方的解释,每个任务有不同的类型,同类型的任务必须在同一个队列,不同的队列有不同的优先级,在一次事件循环中,由浏览器决定取哪个队列中的任务,但是浏览器必须有一个微任务队列,微队列是任务一定具有最高的优先级,必须有线调度执行。

面试题

JS 中的计时器能做到精准计时吗?为什么?

不能精准,因为:

  1. 计算机硬件没有原子钟,无法做到精准计时
  2. 操作系统的计时函数本身就有少量的偏差,由于 JS 的计时器最终调用的是操作系统的函数,也就携带了这些偏差
  3. 按照 W3C 的标准,浏览器实现计时器时,如果嵌套层级超过 5 层,则会带有 4 毫秒的最少时间,这样计时时间少于 4 毫秒又带来了偏差。
  4. 受事件循环的影响,计时器的回调函数只能在主线程空闲时运行,因此又带来了偏差。

收获

浏览器是 C++写的,很多东西都可以在源码中看到实现方式。