看完吊打面试官之eventLoop详解

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俗话说不懂事件循环就根本不懂前端!事件循环不但是前端开发最基础的知识,也是高频的面试题甚至是必问。所以让我们一起来了解下事件循环机制(event loop)。

事件循环的前因后果

浏览器的进程模型

何为进程?

狭义定义:进程是正在运行的程序的实例(an instance of a computer program that is being executed)。

广义定义:进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元,在传统的操作系统中,进程既是基本的分配单元,也是基本的执行单元。

每一个程序的运行都需要它自己专属的内存空间,可以把这块内存空间简单的理解为进程。

20240723-112249.jpg 每个应用至少有一个进程,进程之间相互独立。即使通信,也需要双方同意。

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。

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浏览器有哪些进程和线程

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浏览器主要进程有:

1.浏览器进程
主要负责界面展示、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。

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(所以大家在开发时注意标签页的数量),以保证不同的标签页互不影响。

渲染主线程是如何工作的?

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含但不限于:

  • 解析 HTML
  • 解析 CSS
  • 计算样式
  • 布局
  • 处理图层
  • 每秒把图片画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
  • .......

思考题: 为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些任务?

要处理这么多的任务,主线程遇到了一个前所未有的难题:如何调度任务?
比如:

  • 我正在执行一个JS函数,执行到一半的时候用户点击了按钮,我该立即去执行点击事件的处理函数吗?
  • 我正在执行一个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?
  • 浏览器进程通知我"用户点击了按钮",与此同时,某个计时器也到达了时间,我应该处理哪一个呢?
  • ......

渲染主线程想出了一个绝妙的主意来处理这个问题:排队(重点来了)

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  1. 在最开始的时候,渲染主线程会进入一个无限循环。
  2. 每一次循环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,则会将其唤醒以继续循环拿取任务。

这样一来,就可以让每个任务有条不紊的、持续的进行下去了。

整个过程,被称之为事件循环(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:

  • 计时完成后需要执行的任务 setTimeout、setInterval
  • 网络通信完成后需要执行的任务 XHR、Fetch
  • 用户操作后需要执行的任务 addEventListener

如果让渲染主线程等待这些任务的时机达到,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 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

image.png 使用异步方式,渲染主线程永不阻塞

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。且渲染主线程承担着诸多的工作(渲染页面、执行JS、计算样式)。如果使用同步的方法极易导致浏览器阻塞,从而导致消息队列中的很多任务无法执行。一方面会导致繁忙的主线程白白消耗时间,导致页面无法及时更新,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,主线程将任务交给其他线程处理,立即结束自身任务,转而执行后续的代码。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。在这种模式下浏览器永不阻塞,从而最大限度的保证了单线程的流畅执行。

JS为何会阻碍渲染

因为JS和页面渲染任务都执行在浏览器的渲染主线程上。

任务会有优先级吗

任务又有优先级,在消息队列中先进先出。
但是任务队列有优先级 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任务队列取出任务执行。
  • 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…

随着浏览器的复杂度急剧提升, W3C不再使用宏队列的说法。

总结一下事件循环

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。