什么是事件循环？

BBFeng
59 阅读6分钟

1. 浏览器的进程模型

何为进程？

程序运⾏需要有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 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。

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何为线程？

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，所以⼀个进程中可以包含多个线程。

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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，为了减少连环崩溃的⼏率，当启动浏览器后，它会⾃动启动多个进程。 可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程其中，最主要的进程有：

  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⻚开启⼀个新的渲染进程，以保证不同的标签⻚之间不相互影响。

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可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程

  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⻚开启⼀个新的渲染进程，以保证不同的标签⻚之间不相互影响。

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括但不限于：

  • 解析 HTML
  • 解析 CSS
  • 计算样式
  • 布局
  • 处理图层
  • 每秒把⻚⾯画 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
    ......

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】
  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。 image.png

整个过程，被称之为事件循环（消息循环）

其他一些问题：

为什么渲染进程不适⽤多个线程来处理这些事情？
  1. DOM操作的同步性： DOM作为JavaScript与渲染引擎共享的数据结构，若采用多线程处理，必须通过锁机制实现线程安全。这种同步机制会导致：
    • 性能损耗：频繁的锁竞争和上下文切换会显著增加资源开销
    • 复杂度激增：开发者需要处理复杂的线程同步问题，容易引发死锁等隐患
  2. 任务依赖性约束
    • A[解析HTML] --> B[解析CSS]
    • B --> C[计算样式]
    • C --> D[布局计算]
    • D --> E[图层处理]
    • E --> F[页面绘制]
  3. 竞态条件和数据不一致性： 多个线程同时访问和修改共享数据（如DOM树）时，可能会出现竞态条件，导致数据不一致和错误。
  4. 事件循环机制的优势：
    • 无阻塞运行：通过任务分发给其他线程（如定时器线程、网络线程）
    • 执行优先级控制：Chrome实现了至少3种队列（延时队列、交互事件队列、默认队列）
    • 资源高效利用：避免多线程的上下文切换开销
  5. JavaScript语言特性
    JS的单线程特性与浏览器架构深度耦合：
    • 执行确定性：单线程保证代码执行顺序的绝对可控
    • 避免竞态条件：如通过document.write() 修改DOM时无需考虑并发冲突
    • 历史兼容性：ES规范始终基于单线程模型设计
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，就会导致主线程⻓期处于「阻塞」的状态，从⽽导致浏览器「卡死」

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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

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使⽤异步的⽅式，渲染主线程永不阻塞。

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。

随着浏览器的复杂度急剧提升，W3C不再使⽤宏队列的说法，在⽬前 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：⽤户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主要是使⽤ Promise、MutationObserver

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