一文彻底搞懂 事件循环

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1. 什么是进程?

程序的执行需要自己专属的内存空间,可以把这个内存空间理解为进程

2. 什么是线程?

有了内存空间之后,就可以运行代码了,运行代码的就是线程。每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,该线程称之为主线程。如果程序需要执行多块代码,那么主线程就会启动多个线程来运行代码,所以一个进程可以包含多个线程。

例如王者荣耀,当启动后,系统给王者荣耀分配了内存空间,也就有了王者荣耀这个进程,该进程的主线程就会创建其他的线程,如网络线程负责通络通信。游戏线程负责用户操作等。

3. 浏览器有哪些进程和线程了?

浏览器是一个多进程,多线程的应用程序。它的内部工作极其复杂,为了避免互相影响,减少连续崩溃的几率,当浏览器启动时,会自动启动多个进程。也就意味着浏览器占用着多个内存空间。

可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程 image.png

其中主要的进程有

  • 浏览器进程:负责页面显示,用户交互,子进程管理等。浏览器进程内部会使用多个线程来处理不同的任务。
  • 网络进程:负责加载网络资源。网络进程内部会使用多个线程来处理不同的任务。
  • 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。默认的情况下,浏览器会为每一个标签页开启一个新的渲染进程。以保证每一个标签页占用独立的内存空间,不相互影响。

4. 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
  • ...

思考题:为什么渲染进程不使用多个线程来处理这些事情? image.png

要处理这么多的任务,但是只有一个主线程来做事,怎么办,如何调度这么多的任务???? 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,渲染主线程就会进入一个无限循环。
  2. 每一次循环都会检查消息队列中有无任务存在,如果有,就取出第一个任务执行,执行完了就进入下一次循环。如果没有,则进入休眠状态。
  3. 其他的线程(包括其他进程的线程),可以随时向消息队列添加任务,新的任务会添加到消息队列的末尾。在添加新的任务时,如果主线程时休眠状态,则会将其唤醒以继续循环拿取任务。

这样一来,每一个任务都可以有条不紊的、持续的进行下去。整个过程,被称之为事件循环(W3C叫做事件循环,但是在谷歌浏览器的源码中叫做消息循环)。

5. 若干解释

5.1 何为异步?

在代码的执行过程中,主线程会遇到无法立即处理的任务,比如:

  • 计时完成后需要执行的任务:setTimeoutsetInterval
  • 网络通信后要执行的任务:XHRFetch
  • 用户操作后需要执行的任务: addEventListener

如果主线程一直等待这些任务的执行,就会造成主线程长期处于阻塞状态,从而导致页面卡死。渲染主线程承担着极其重要的作用,无论何如都不能阻塞。因此浏览器选择异步来执行这个问题。使用异步的方式,使得主线程永不阻塞。

面试题:何如理解JS的异步?


参考答案:
JS是一门单线程的语言,它运行在浏览器的渲染主进程中,而渲染主线程只有一个,它承担的诸多的工作,如解析HTML,解析CSS,渲染页面等。如果使用同步的方式,当遇到不能立即执行的任务时,就会极有可能造成主线程阻塞,从而导致消息队列中的其他任务无法执行。这样一来,会导致繁忙的主线程白白的消耗时间,另一方面导致页面无法及时更新,给用户造成卡死现象。
所以浏览器使用异步的方式来避免,具体的做法是当某些任务发生时,比如计时器、网络请求、事件监听,主线程会将任务交给其他线程去处理,自身立即结束任务的执行,转而执行后续的代码。当其他线程执行完成时,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排队,等待主线程调度执行。
在这种异步模式下,渲染主线程永不阻塞,从而最大程度上的保证了它的流畅运行。

5.2 JS为何会阻塞渲染?

先看代码

<body>
    <h1>hello vue3</h1>
    <button>点击我</button>
</body>
<script>
    const h1 = document.querySelector('h1');
    const btn = document.querySelector('button');
    
    // 死循环模拟对应时间
    function delay(delayTime) {
        const time = Date.now();
        while (Date.now() - time < delayTime) {
            continue;
        }
    }

    // 点击按钮时,修改h1的文本内容
    btn.addEventListener('click', () => {
        // 点击后不会立即更新h1的文本内容,需要等2秒后才会更新
        h1.textContent = '你好 vue3';
        delay(2000);
    });
</script>

现象:点击按钮两秒,页面才更新渲染,为什么?

主要原因是在运行h1.textContent = '你好 vue3';时产生了新的渲染任务,这个新产生的任务要重新去排队,等待渲染主线程调度执行。只有当死循环结束后,才会执行渲染的任务。所以等待两秒后页面才更新。但是实际上文本已经修改了。

根本的原因就是执行JS渲染都在浏览器的渲染主线程完成,执行JS时,渲染就只能排队,反之同理。

5.3 任务有优先级吗?

任务是没有优先级的,在消息队列中先进先出。

但是任务队列是有优先级的

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:用于存放需要最快执行的任务,优先级【最高】

添加一个任务到微队列的方式主要方式是使用Promise
例如:

// 立即把一个函数添加到微队列
Promise.reslove().then(fn)
setTimeout(function () {
    console.log(1)
}, 0);

console.log(2);

// 2
// 1
function delay(delayTime) {
    const time = Date.now();
    while (Date.now() - time < delayTime) {
        continue;
    }
}

setTimeout(function () {
    console.log(1)
}, 0);

delay(1000);

console.log(2);

// 等待1s后同时输出
// 2
// 1

setTimeout(function () {
    console.log(1);
}, 0);


Promise.resolve().then(function () {
    console.log(3);
})

console.log(2);

// 微队列优先级大于延时队列
// 2
// 3
// 1
function a() {
    console.log(1);
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log(2);
    })
}

setTimeout(function () {
    console.log(3);
    Promise.resolve().then(a)
}, 0);

Promise.resolve().then(function () {
    console.log(4);
})

console.log(5);

// 5
// 4
// 3
// 1
// 2

面试题: 阐述一下JS的事件循环?


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,它开启了一个不会结束的for循环,每一次循环从消息队列中取出一个任务执行,而其他线程只需要在合适的时候将其他任务加入到队列末尾即可。
过去把消息队列简单的分为宏队列与微队列,这种说法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的解释,每一个任务有不同的类型,同一个类型的任务必须在同一个队列中,不同的任务可以属于不同的队列。不同的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执行,但浏览器必须有一个微队列,微队列有最高的优先级,浏览器必须优先调度执行。

JS中的计时器能够精确计时吗?为什么?
不能,因为:

  1. 计时器依赖于操作系统时钟精度,但是系统时钟精度有限。
  2. 浏览器对计时器嵌套有最小延迟限制,通常为4ms。按照W3C标准,浏览器实现计时器时,如果嵌套超过5层,则会带来4ms的最少时间。
  3. 计算机硬件没有原子钟,无法做到精确计时。
  4. 受到事件循环的影响,计时器的回调函数只能在计时完成后,主线程的空余时间执行,也会带来偏差。