面试(六)之JS运行机制

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摘录于「硬核JS」一次搞懂JS运行机制

一、进程与线程

1. 进程

CPU是计算机核心,承担所有计算任务。
进程是CPU资源分配的最小单位。

2. 线程

线程是CPU调度的最小单位。
一个进程可以有多个线程。

3. 进程和线程区别

进程是操作系统分配资源的最小单位,线程是程序执行的最小单位。

一个进程由一个或多个线程组成,线程可以理解为是一个进程中代码的不同执行路线

进程之间相互独立,但同一进程下的各个线程间共享程序的内存空间(包括代码段、数据集、堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号)

调度和切换:线程上下文切换比进程上下文切换要快得多

4.多进程和多线程

多进程:多进程指的是在同一个时间里,同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态。多进程带来的好处是明显的,比如大家可以在网易云听歌的同时打开编辑器敲代码,编辑器和网易云的进程之间不会相互干扰

多线程:多线程是指程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务

二、JS为什么是单线程

JS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?

三、浏览器

浏览器是多进程的。

1.浏览器包含的进程
  • Browser进程
  • 第三方插件进程
  • GPU进程 该进程只有一个,用于3D绘制等。
  • 渲染进程 即通常所说的浏览器内核(Renderer进程,内部是多线程)。 页面的渲染、JS的执行、事件的循环,都在渲染进程内。 渲染进程是多线程的,我们来看渲染进程的一些常用较为主要的线程。
2.渲染进程Renderer的主要线程

(1) GUI渲染线程

  • 负责渲染浏览器界面,解析HTML、CSS,构建DOM树和CSS规则树(生成Render Tree),布局和绘制等;
  • 当修改元素的颜色、背景色,页面会重回(repaint);
  • 当修改元素的尺寸,页面会回流(reflow);
  • 当页面需要repaint和reflow时,GUI线程执行,绘制页面;
  • reflow比repaint成本要高,要尽量避免reflow和repaint;
  • GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的:
    当JS引擎执行时GUI线程会被挂起(相当于被冻结);
    GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行;
    (2) JS引擎线程
  • JS引擎线程就是JS内核,负责处理Javascript脚本程序(例如V8引擎)
  • GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的,JS引擎线程会阻塞GUI渲染线程
    就是我们常遇到的JS执行时间过长,造成页面的渲染不连贯,导致页面渲染加载阻塞(就是加载慢)。
    例如浏览器渲染的时候遇到script标签,就会停止GUI的渲染,然后js引擎线程开始工作,执行里面的js代码,等js执行完毕,js引擎线程停止工作,GUI继续渲染下面的内容。
    所以如果js执行时间太长就会造成页面卡顿。 (3) 事件触发线程
  • 属于浏览器而不是JS引擎,用来控制事件循环,并且管理着一个事件队列(task queue)
  • 当对应的事件符合触发条件被触发时,该线程会把事件添加到待处理队列的队尾,等待JS引擎的处理 (4) 定时触发器线程
  • setInterval 与 setTimeout所在线程
  • W3C在HTML标准中规定,规定要求setTimeout中低于4ms的时间间隔算为4ms (5) 异步http请求线程
  • 当执行到一个http异步请求时,就把异步请求事件添加到异步请求线程,等收到响应(准确来说应该是http状态变化),再把回调函数添加到事件队列,等待js引擎线程来执行。

四、事件循环

JS分同步任务和异步任务。
同步任务都在主线程(这里的主线程就是JS引擎线程)上执行,会形成一个执行栈
主线程之外,事件触发线程管理着一个任务队列,只要异步任务有了运行结果,就在任务队列之中放一个事件回调函数。
一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕(也就是JS引擎线程空闲了),将可运行的异步任务添加到执行栈中,开始执行。

五、宏任务 & 微任务

1.宏任务

会在一个宏任务执行结果后,在下一个宏任务执行前,GUI渲染线程开始工作,对页面进行渲染。

宏任务 -> GUI渲染 -> 宏任务 -> ...

常见宏任务

  • 主代码块
  • setTimeout
  • setInterval
  • setImmediate()-Node
  • requestAnimationFrame()-浏览器
2.微任务

宏任务 -> 微任务 -> GUI渲染 -> 宏任务 -> ...

image.png

常见微任务

  • process.nextTick()-Node
  • Promise.then()
  • catch
  • finally
  • Object.observe
  • MutationObserver