浏览器渲染原理和事件循环

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浏览器进程

何为进程?

运行程序的内存空间,每个应用至少有一个进程,进程之间相互独立,两个进程通信需要双方同意。

何为线程?

一个进程至少有一个线程,进程开启后会自动创建一个线程来运行代码,该线程被称为主线程。

如果程序需要同时执行多个代码块,主线程就会启动更多的线程来执行代码,所以一个进程包含多个线程。

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

  1. 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子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动多个子线程处理不同的任务。

  3. 渲染进程(本文重点

    渲染进程启动后,负责执行HTML、CSS、JS代码。默认情况下,浏览器每个标签页就是一个新的渲染进程,以保证不同标签之间不相互影响。

渲染进程是如何工作的?

渲染进程包含5个线程

  • GUI线程 主要负责页面渲染,解析HTML,CSS,构建DOM树,布局和绘制等。

  • JS引擎线程 处理JS脚本,执行代码。当js引擎线程执行JS脚本时间过长,会造成页面渲染的阻塞。

  • 事件触发线程

  • 定时器触发线程

  • 异步http请求线程

渲染进程的任务包括

  • 解析HTML

  • 解析CSS

  • 计算样式

  • 布局

  • 处理图层

  • 绘制页面

  • 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

  • ……

思考题:为什么JS是单线程的?

假如是多个线程,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,这时就会产生冲突,为了避免这个冲突,所以它只能是单线程。

要处理这么多任务,主线程如何调度任务呢?

比如:

  • 主线程正在执行一个JS函数,执行到一半时用户点击了按钮,我该立即去执行点击事件的处理函数吗?

  • 主线程正在执行一个JS函数,执行到一半的时候某个计时器到达了时间,我该立即去执行它的回调吗?

答案是消息队列,当遇到这些任务时,会将这些任务交给其它线程异步执行,当执行完毕后,将任务的回调添加到消息队列的末尾,等待主线程执行。

  1. 渲染主进程首先会进入一个无限循环。

  2. 每一次循环都会按照顺序执行消息队列中的任务。任务执行完毕时,主线程进入休眠状态。

  3. 其他线程可以随时向主线程消息队列的末尾添加任务。如果主线程处于休眠状态,则会唤醒主线程执行新任务。

    整个循环过程,被称为事件循环(Event loop)

什么是事件循环

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。

  • 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」

何为异步?

代码执行过程中,如果遇到网络请求、定时器等无法立即处理的任务,如果让渲染主线程等待这些任务完成,就会导致主线程长期处于阻塞状态。

所以浏览器采用异步的方式来避免。具体是当某些无法立即处理的任务触发时,主线程将任务交给其他线程去处理,主线程接着执行后面的代码。当其他线程完成任务时,将实现传递的回调函数包装成任务,加入到消息队列的末尾排队,等待主线程执行。