浏览器的进程模型
何为进程: 程序运行需要有它专属的内存空间,这块儿内存空间可以理解为进程,每个应用至少有一个进程,进程之间相互独立,即使要通信,也要双方同意
何为线程: 一个进程至少有一个线程,所以在进程开启后会自动创建一个线程来运行代码,该线程称之为主线程。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,所以一个进程中包含多个线程
浏览器有哪些进程和线程
- 浏览器进程 - 主要负责界面显示、用户交互、子进程管理等,浏览器进程内部会启动多个线程处理不同的任务
- 网络进程 - 负责加载网络资源,网络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,主线程负责执行 HTML、CSS、JS代码,默认情况下,浏览器会为每个标签页开启一个新的渲染进程,这样各标签页之间不会互相影响(未来可能会改变为一个站点共用一个渲染进程,渲染主线程做的事,包括但不限于:解析html、css,计算样式,布局、处理图层、执行js 等
渲染主线程如何处理任务的
使用消息队列(事件循环):渲染主线程无法同时处理多个任务,只能一个个执行,所以浏览器在实现的时候,通过消息队列(message loop|event loop) 存储其他线程分配过来的任务,渲染主线程处理完手头的任务后,回去消息队列中去领取下一个任务执行。
示例图:
何为异步
在代码执行过程中,会遇到一些无法立即处理的任务,例如:计时器,网络通信,事件回调等。
渲染主线程无法等在这种任务完成后再去执行下一个任务,这样会导致任务列表的阻塞,从而导致浏览器“卡死”,渲染主线程承担着极其重要的工作无论如何都不能阻塞
主线程是如何执行异步任务的:当主线程在消息队列中拿到异步任务时,会马上将该人任务丢给计时线程,紧接着继续从任务队列中拿新的任务执行,同时计时线程,拿到异步任务后会去计时,当时间到了之后,会将计时完成需要执行的回调任务放到当前消息队列的最后,当主线程执行完前面的任务后再来执行这个回调任务。这样主线程就可以做到不停歇的工作,提升工作效率
示例图:
面试题:如何理解 JS 的异步?
参考答案:
Js是一门单线程的语言,,这是因为它运行在浏览器的渲染主线程中,而渲染主线程只有一个。
而渲染主线程承担着诸多的工作,渲染页面、执行 JS 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,从而导致消息队列中的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,另一方面导致页面无法及时更新,给用户造成卡死现
象。
所以浏览器采用异步的方式来避免。具体做法是当某些任务发生时,比如计时器、网络、事件监听,主线程将任务交给其他线程去处理,自身立即结束任务的执行,转而执行后续代码。当其他线程完成时,将事先传递的回调西数包装成任务,加入到消息队列的未尾排队,等待主线程调度执行。
在这种异步模式下,浏览器永不阳塞,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
//例子代码
var h1 = document.querySelector('h1')
var btn = document.querySelector('button')
//死循环指定时间
function delay(duration) {
var start = Date.now();
while(Date.now() - start < durtion) {}
}
btn.onclick = function(){
h1.textContent = '修改后的文本'
delay(3000);
}
问题:点击按钮后会发生什么
开始我以为:点击按钮,文字立即发生变化,然后死循环3秒
结果:点击按钮,死循环3秒,文字才发生变化
为什么?
渲染主线程的工作过程:
- 执行js,发现需要给按钮添加一个时间回调,于是将“添加回调”这项任务交给了交互线程,交互线程完成给按钮添加事件回调这件事
- 用户点击按钮,交互线程将事件回调放入消息队列
- 主线程执行回调 第一步:将h1实例(h1变量)的文本改为 “修改后的文本”,“将节点文本渲染到页面上 ” 作为一个任务 放到消息队列末尾
- 执行 死循环任务
- 3秒后死循环任务结束
- 执行 渲染任务
由此可知,js修改页面内容后,只是将页面节点的实例属性进行了修改,并没有马上渲染到页面上,而是将渲染任务反向添加到了任务列表中,等执行了其余任务后再来进行渲染,所以JS才阻碍了页面的渲染
结论:任务没有优先级,在消息队列中先进先出,但消息队列是有优先级的
根据 W3C 的最新解释:
- 每个任务都有一个任务类型,同一个类型的任务必须在一个队列,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。
- 浏览器必须准备好一个微队列,微队列中的任务优先所有其他任务执行 html.spec.whatwg.org/multipage/w…
在目前的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【中】
- 交互队列:用于存放用户操作后产生的事件处理任务,优先级【高】
- 微队列:用户存放需要最快执行的任务,优先级【最高】
示例图:
//ps:添加任务到微队列的主要方式主要是使用 Promise、MutationObserver
//例如: 立即将一个函数添加到微队列
Promise.resolve().then(函数)
总结:优先级对比: 全局任务>微队列任务>交互队列任务>延时队列任务
练习案例:
function a(){
console.log(1)
Promise.resolve().then(function(){
console.log(2)
})
}
setTimeout(function(){
console.log(3)
Promise.resolve().then(a)
})
Promise.resolve().then(function(){
console.log(4)
})
console.log(5)
//执行结果:5 4 3 1 2
面试题:
阐述一下 JS 的事件循环
参考答案:
事件循环又叫做消息循环,是浏览器渲染主线程的工作方式。
在Chrome 的源码中,它开启一个不会结束的for 循环,每次循环从消息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加入到队列末尾即可。
过去把消息队列简单分为宏队列和微队列,这种说法目前已无法满足复杂的浏览器环境,取而代之的是一种更
加灵活多变的处理方式。
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,不同的任务可以属于不同的队列。不同任务队列有不同的优先级,在一次事件循环中,由浏览器自行决定取哪一个队列的任务。但浏览器必须有一个微队列,微队列的任务一定具有最高的优先级,必须优先调度执行。
JS 中的计时器能做到精确计时吗?为什么?
参考答案:
不行,因为:
1. 计算机硬件没有原子钟,无法做到精确计时
2.操作系统的计时函数本身就有少量偏差,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
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,这样在计时时间少于 4 毫秒时又带来了偏差
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
总结
单线程是异步产生的原因
事件循环是异步的实现方式
致谢
知识来源:渡一web大师课学习视频