事件循环

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浏览器的进程模型

什么是进程?

程序运行需要有它自己的专属的内存空间,可以把这块内存空间简单理解为进程,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。

什么是线程?

有了进程后,就可以运行程序的代码,运行代码的被称为线程。一个进程至少有一个线程,该线程被称为主线程,当需要执行多块代码时,主线程就会启动更多的线程,所以一个进程可以包含多个线程。

可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程,其中主要的进程有:

  • 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,以保证不同标签页之间不互相影响。

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,为了避免相互影响,为了减少连环崩坏的几率,当启动浏览器后,它会自动启动多个进程。

渲染主线程是怎么工作的

渲染主线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
  • 每秒把页面画60次
  • 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
  • ......

任务多就会引发一个问题就是同一时间内出现多个任务该怎么处理,渲染主线程想出来一个绝妙的主意来处理这个问题:排队。整个过程称为事件循环(消息循环)

  • 在最开始的时候,渲染主线程会进入一个无线循环
  • 每次循环会检查消息队列中是否有任务存在,有就去除第一个任务执行,执行完一个后进去下一次循环,没有就进入休眠状态。
  • 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,如果主线程时休眠状态,则会将其唤醒继续循环执行任务。

什么是异步?

代码在执行过程中,会遇到一些无法立即处理的任务,如:

  • 计时完成后执行的任务:setTimeoutsetInterval
  • 网络通信完成后执行的任务:XHRFetch
  • 用户操作后执行的任务: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状态,从而导致浏览器卡死。但是渲染主线程承担着极其重要的工作,无论如何都不能阻塞,因此浏览器选择异步来解决这个问题。

面试题:如何理解JS的异步? 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。渲染主线程承担着诸多工作,渲染页面、执行js等。如果使用同步的方式,极可能产生阻塞,从而导致消息队列中的其他任务无法执行,这样会白白浪费时间,另一方面会导致页面无法及时更新,造成卡死现象。所以浏览器采用异步的方式来避免。具体做法是当任务发生后,如计时器、网络请求、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,转而执行后续任务,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。

任务有优先级吗?

任务没有优先级,在消息队列中先进先出,但是消息队列是有优先级的

随着浏览器的复杂度急剧升级,w3c不再使用宏任务队列的说法,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

目前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:用于存放需要最快执行的任务,优先级[最高],添加任务到微队列的主要方式是使用PromiseMutaionObserver

面试题:阐述一下js的事件循环

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,这种说法目前已经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。

面试题:js中的计时器能做到精确计时吗?为什么?

不会

主要原因如下

  • 计算机硬件没有原子钟,无法做到精确计时
  • 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,也就会有偏差
  • 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,则会有4毫秒的最少时间,这样又带来了偏差
  • 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