浏览器线程-事件循环（Event Loop）

瑾江
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事由起因，咋们先来了解下浏览器的进程与线程

  • 首先，浏览器是多进程，如：
    • 浏览器主进程
    • 第三方插件进程
    • GPU进程
    • tab页进程
  • 一个进程中，可以存在一个或多个线程

image.png

浏览器进程

  • 在浏览器中每开启一个tab页，就开启了对应tab页进程，每个页面互不影响
  • 一个页面相当于一个进程，一个进程有多个线程互相配合

浏览器tab页中的进程主要由以下线程构成

主线程（JS引擎线程）

  1. 浏览器存在很多线程（事件触发线程互相操作）

GUI渲染线程（常驻线程）

  1. 渲染浏览器界面，解析html，css，构建dom树，布局和绘制
  2. 该线程与JS线程互斥，当js引擎执行时，该引擎会被挂起，会保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即执行

JS引擎线程（常驻线程）（JS内核）

  1. 负责处理JavaScript脚本程序（例如V8引擎），解析JavaScript脚本，运行代码
  2. 一个页面中只有一个JS线程在运行JS程序
  3. 如果JS引擎运行时间过长，会造成阻塞页面加载，影响GUI渲染线程页面加载
  4. 当JS引擎修改DOM的时候，如果同时运行GUI引擎，会造成页面数据不一致
  5. 因此GUI更新会放到任务队列中，等JS引擎空闲时立即执行

浏览器事件线程（onclick）（常驻线程）

  1. 该事件归属于浏览器，用来控制事件循环
  2. JS引擎遇到事件时（不是首先同步处理的事件），DomEvent事件等，会将这些任务添加到该事件线程中
  3. 当事件符合触发条件被触发时（如点击，移动等操作），该线程会把事件添加到任务队列末尾，等待JS引擎的处理
  4. 由于JS时单线程，所以任务队列需要等待JS引擎依次处理
  5. 定时器触发线程（setTimeout和setInterval）
  6. 定时器不是由JS引擎计数的，因为JS是单线程，如果处于阻塞状态就会影响计时的准确
  7. 所以当计时完毕后，会添加到任务队列末尾，等待JS引擎执行
  8. 注意！！！
    1. 如果JS引擎处理其他任务超过定时器时间
    2. 如定时器5000ms，比如循环事件用了6000ms，就算定时器线程在5000ms的时候把执行函数放入到任务事件队列末尾，也必须等循环结束后才能调用，这就造成实际是6000ms的时候才触发定时器

异步http请求线程

  1. 当XMLHttpRequest连接后，浏览器会新开一个线程请求
  2. 当检测到状态变更时（onreadystateChange = function () {}）
  3. 如果设有回调函数，该异步线程就产生状态变更事件，将回调函数放入事件队列末尾，再由JS引擎执行

事件循环（Event Loop）

Event loop事件轮询处理

  • 先来了解下，js引擎是怎样的运行方式

栈

  1. 后进先出，先进后出
  2. 数据存储只能从顶部逐个存入，取出时也需从顶部逐个取出

image.png

堆

  1. 无序的key-value（键值对）存储方式

队列

  1. 先进先出
  2. 数据存储从队尾插入，从队头取出

事件执行

  1. JS引擎先处理同步代码（宏任务），微任务和定时器等异步代码放入对应线程中等待触发
  2. 当微任务和异步代码符合触发条件，将会把回调函数放入任务队列末尾等待JS引擎执行
  3. 当用户操作event事件触发时，事件触发线程会将对应事件函数放入任务队列末尾

任务优先级

graph LR
id1(队列任务优先级) ==> id2(宏任务) == 同步任务 -->id3(微任务) == 异步任务--> id4(异步定时器任务)
style id1 fill:#ccf,stroke-width:4px;
style id2 fill:#ccf,stroke-width:4px;
style id3 fill:#ccf,stroke-width:4px;
style id4 fill:#ccf,stroke-width:4px;

任务执行线路

graph TB
开始执行队列任务...
--> 宏任务== 微任务 ==>
GUI渲染引擎线程 == ......
--> 宏任务2 == 微任务 ==>
GUI渲染引擎线程2
-- Event Loop --> 开始执行队列任务...

宏任务（同步任务）和微任务（异步任务）

graph TB
A["执行队列任务"]
      A== 进入执行栈 -->B[同步 or 异步任务]
      B== 同步 -->C(立即执行) == 同步任务执行完成 --> 完成后出栈 == 执行异步任务 --> 继续执行队列任务;
      B== 异步 -->D[定时器触发线程] == 注册对应的回调函数 --> http触发线程 == 异步函数放入队列末尾 --> 继续执行队列任务 == 执行完毕 --> id>循环执行队列任务] --> A

image.png

let oneTask = () => {
    console.log('第一个宏任务');
    queueMicrotask(() => console.log('第一个微任务'));
}
oneTask()
setTimeout(() => console.log('处在中间位置的定时器任务'));
Promise.resolve('promise任务').then((result) => console.log(result));
let twoTask = () => {
    console.log('第二个宏任务');
    queueMicrotask(() => console.log('第二个微任务'));
}
twoTask()

image.png

graph LR
宏任务 --> 微任务 --> 异步定时器任务

再次证明宏任务（同步任务）往往会优先放入事件队列中执行

  1. 普通函数：属于宏任务
  2. queueMicrotask：创建一个微任务
  3. promise：也属于微任务
  4. setTimeout：属于异步任务

异步任务

  • 在这里，再介绍两个异步任务 window.requestAnimationFrame
  1. 此Api作用为请求动画帧
  2. 实现动画可以用Css3，canvas，此Api专门用于请求动画
    • 屏幕刷新频率：屏幕每秒出现图像的次数。普通笔记本为60Hz
    • 动画原理：计算机每1Hz用时16.7ms，由于人眼的视觉停留，所以看起来是流畅的移动
    • setTimeout：由于是异步定时任务
      1. 只有当主线程任务执行完后才会执行队列中的任务，因此实际执行时间总是比设定时间要晚
      2. 异步定时任务固定时间间隔不一定与屏幕刷新时间相同，会引起丢帧
    • requestAnimationFrame：只会根据计算机刷新频率执行回调任务，会定时render界面
let progress = 0;
//回调函数
console.time()
const render = () => {
 progress += 1; //修改图像的位置
 if (progress < 100) {
 //在动画没有结束前，递归渲染
     window.requestAnimationFrame(render);
 } else {
     console.timeEnd()
 }
}
//第一帧渲染
window.requestAnimationFrame(render)

window.requestIdleCallback

  1. 此Api作用与浏览器空闲时段内调用的函数排队
  2. 优先级低于window.requestAnimationFrame
  3. 在空闲回调函数中调用requestIdleCallback()，以便在下一次通过事件循环之前调度另一个回调。
window.requestIdleCallback(() => console.log('空闲调用该函数'));

graph LR
宏任务 --> 微任务 --> requestAnimationFrame --> requestIdleCallback --> 异步定时任务

总结

  1. 一个tab浏览器页面可以理解为拥有一个宏任务队列、一个微任务队列
  2. 在script加载时，先执行同步代码（宏任务），当执行栈清空后，将从微任务队列中依次取出放入到执行栈执行
  3. 当执行栈执行完微任务后，等待下一个宏任务或微任务进入执行栈，继续执行任务，以此构成事件循环。
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