事件循环

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
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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

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。

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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

其中,最主要的进程有:

  • 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(重点)

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。


将来该默认模式可能会有所改变,有兴趣的可以参见chrome官方说明文档

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

  • ......

      思考题:为什么渲染进程不适⽤多个线程来处理这些事情?
    

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

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  • 在最开始的时候,渲染主线程会进⼊⼀个⽆限循环
  • 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。
  • 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)

若⼲解释

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

⾯试题:如何理解 JS 的异步?
参考答案:
JS是⼀⻔单线程的语⾔,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。
⽽渲染主线程承担着诸多的⼯作,渲染⻚⾯、执⾏ JS 都在其中运⾏。
如果使⽤同步的⽅式,就极有可能导致主线程产⽣阻塞,从⽽导致消息队列
中的很多其他任务⽆法得到执⾏。这样⼀来,⼀⽅⾯会导致繁忙的主线程⽩
⽩的消耗时间,另⼀⽅⾯导致⻚⾯⽆法及时更新,给⽤户造成卡死现象。
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去处理,⾃身⽴即结束
任务的执⾏,转⽽执⾏后续代码。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排队,等待主线程调度执⾏。
在这种异步模式下,浏览器永不阻塞,从⽽最⼤限度的保证了单线程的流畅
运⾏。

JS为何会阻碍渲染?

先看代码

<h1>Mr.Wu is awesome!</h1>
<button>change</button>
<script>
var h1 = document.querySelector('h1');
var btn = document.querySelector('button');
// 死循环指定的时间
function delay(duration) {
var start = Date.now();
while (Date.now() - start < duration) {}
 }
btn.onclick = function () {
h1.textContent = 'xw很帅!';
delay(3000);
 };
</script>

点击按钮后,会发⽣什么呢?

运行代码如下:
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点击按钮change之后几秒后才会显示出如下:
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任务有优先级吗?

任务没有优先级,在消息队列中先进先出

消息队列是有优先级

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
    https://html.spec.whatwg.org/multipage/webappapis.html#p
    erform-a-microtask-checkpoint

      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

例如:

// ⽴即把⼀个函数添加到微队列
Promise.resolve().then(函数)

浏览器还有很多其他的队列,由于和我们开发关系不⼤,不作考虑

⾯试题:阐述⼀下 JS 的事件循环
参考答案:
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。

⾯试题:JS 中的计时器能做到精确计时吗?为什么?
参考答案:
不⾏,因为:
1. 计算机硬件没有原⼦钟,⽆法做到精确计时
2. 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,也就携带了这些偏差
3. 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,
则会带有 4 毫秒的最少时间,这样在计时时间少于 4 毫秒时⼜带来
了偏差
4. 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
posted @ 2024-06-18 10:45  二价亚铁  阅读(77)  评论(0编辑  收藏  举报