事件循环（event loop）浅析

自闭江流儿
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事件循环（event loop）浅析

作为前端开发工程师，面试当中一定会被问，简述一下浏览器的事件循环？

那么读这篇文章就对了，它会让你对事件循环有一个相对完整的认识，和理解，让我们开始吧。

浏览器的进程模型

何为进程？

  • 程序运行需要他自己专属的内存空间，可以吧这块内存空间理解为进程
  • 每个应用至少有一个进程，进程之间相互独立，即使要通信也需要双方同意

何为线程？

  • 线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它是进程中的实际运作单位，一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流
  • 有了进程后，就可以运行程序的代码了，运行代码的【人】称之为【线程】
  • 一个进程至少有一个线程，所以在进程开启后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，所以一个进程中可以包含多个线程

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，为了避免互相影响，为了减少连环崩溃的几率，当启动浏览器后，它自动启动多个进程.

最主要的进程有：

  1. 浏览器进程（立刻启动网络进程、渲染进程）：
    • 主要负责界面显示，用户交互，子进程管理等。浏览器内部会启动多个线程处理不同的任务
  2. 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。
  3. 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，以保证不同标签页之间相互不影响

渲染主进程是如何工作的？

渲染主进程是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
  • 布局
  • 处理图层
  • 执行全局js代码
  • 执行事件处理函数
  • 执行计时器的回调函数 ......

渲染主线程处理这种问题的方案是：排队

image.png

  1. 最开始渲染主进程会进入一个无限循环
  2. 每次循环都会检查消息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）可以随时向消息队列添加任务。新任务会加到消息队列的末尾。在添加新任务时，如果主线程是休眠状态，则会唤醒以继续循环拿取任务

这样以来，就可以让每个任务有条不紊的持续 整个过程，被称为事件循环（消息循环）

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：

  1. 计时完成后需要执行的任务 -- setTimeout、setInterval
  2. 网络通信完成后需要执行的任务 -- XHR、Fetch
  3. 用户操作后需要执行党的任务 -- addEventListener

如果让渲染主线程等待这些任务的时机到达，就会导致主线程长期处于阻塞的状态，从而导致浏览器卡死

image.png 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，而渲染主线程承担诸多工作，渲染页面、执行JS、解析HTML、解析CSS、执行JS、计算样式、处理图层等，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，从而导致消息队列中的很多其他任务无法的得到执行，这样一来，一方面会导致繁忙的主线程白白消耗时间，另一方面导致页面无法更新，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。具体做法是当某些任务发生时，比如计时器、网络、事件监听，主线程江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，将事先传递的回调函数包装成任务，加入到消息队列的末尾，等待主线程调度执行。

使用异步的方式，渲染主线程永不阻塞

JS为什么会阻止页面渲染？

js会阻塞渲染（绘制页面），因为都在渲染主进程程中执行（都要在消息队列中排队）

任务有优先级么？

任务没有优先级，在消息队列中先进先出，但消息队列有优先级

根据W3C的最新解释：

  • 每个任务都是一个任务类型，同一个类型必须在一个队列，不同类型的任务可以分属于不同的队列（如：延迟队列，交互队列等）。再一次事件循环中，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

在目前Chrome的实现中，至少包含了下面的队列：

  • 延迟队列：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）

----交互队列优先于延迟队列

添加任务到微队列的主要方式主要是使用Promise、MutationObserver

列如

// 立即吧一个函数添加到微队列 Promise.resolve().then(函数)

浏览器还有很多其他队列，不过和前端开发关系不大，不做考虑

面试题：阐述一下JS的事件循环

参考答案：

  • 事件循环又叫消息循环，是浏览器渲染主线程的工作方式。
  • 在Chrome的源码里，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。
  • 过去把消息队列分成宏队列和微队列，这种说法目前已无法满足复杂的浏览器环境，取而代之是一种更灵活多变的处理方式
  • 根据W3C官方解释，每个任务有不同的类型，同类型的任务必须在同一队列，不同的任务可以属于不同的队列，不同的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。

面试题：JS中的计时器能做到精确计时么？为什么？

参考答案：

  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的偏差，由于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标准，浏览器实现计时器时，如果嵌套超过五层，就会带有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

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