Cirry's Blog

浏览器的进程模型

什么是进程

程序运行需要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。

进程空间是为了相互隔离，互不影响，即使一个程序崩了也不影响其他程序。

什么是线程

有了进程之后，就可以运行程序的代码了。

运行代码的【人】就是【线程】。

一个进程至少有一个线程，所以在进程启动的时候就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。

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。

主要进程有：

浏览器进程：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：可以理解为一个页面对应一个渲染进程，启动后主线程负责执行html、css、js代码。

在Edge浏览器中点击设置 —> 更多工具 —> 浏览器任务管理器中可以查看到如下进程图：

渲染主线程是如何工作的？

解析html
解析css
计算样式
布局
处理图层
绘画页面
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

如何调度任务？

比如：

主线程正在运行中，接收到一个用户点击事件，是否该立即执行点击事件？
主线程正在运行中，接收到一个计时器任务，是否该立即执行回调事件？
主线程正在运行中，同时接收到一个用户点击事件和计时器任务，如何确定先处理哪一个？

主线程在开始的时候会进入无限循环状态，类似如下代码：

1
for(;;){
2
  // ...
3
}

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，执行完成后进入下一次循环。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。新任务会添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添加任务。

以上整个过程就是事件循环。

什么是异步？

在代码的执行过程中，会遇到一些无法立即执行的任务，比如：

setTimeout、setInterval
XHR、Fetch
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。

渲染主线程承担重要的工作，是无论如何都是不能阻塞的。

面试题：如何理解Js的异步？

回答：

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。

渲染主线程承担着许多工作，渲染页面，执行js都在其中运行。

如果使用同步的方式，就很可能导致主线程阻塞。所以浏览器采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、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，转而执行后续的代码。

当其它的线程完成时，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？

1
<h1>awesome</h1>
2

3
<button>change</button>
4

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<script >
6
  var h1 = document.querySelector('h1')
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  var btn = document.querySelector('button')
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  // 死循环
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  function delay(duration){
10
    var start = Date.now()
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    while(Date.now() - start < duration){}
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  }
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  btn.onclick = function (){
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    h1.textContent= 'dealy change'
15
    delay(3000)
3 collapsed lines
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  }
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  // 点击按钮之后，三秒钟之后才能看到文字变化
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</script>

任务有没有优先级？

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。

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microtask queue，微队列中的任务优先所有其他任务先执行，参考文档: perform-a-microtask-checkpoint。

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有：Promise、MutationObserver。

1
setTimeout(() => {
2
  console.log(1)
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},0)
4
console.log(2)
5
Promise.resolve().then(() => {
6
  console.log(3)
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})
8
// 2, 3, 1

队列执行顺序示例

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function a(){
2
  console.log(1)
3
  Promise.resolve().then(function(){
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    console.log(2)
5
  })
6
}
7
setTimeout(function() {
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  console.log(3)
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},0)
10
Promise.resolve().then(a)
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console.log(4)
12

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// 4, 1, 2, 3

图解说明

第一次主线程执行，会遇到三个方法，setTimeout、Promise和 console.log(4)。其中setTimeout的回调函数添加到延时队列中，Promise任务function a添加到微队列中，log(4)直接在主线程中执行完成。

主线程任务全部执行完成为空，其他任务队列不为空，优先从微队列中获取任务执行。

第二次主线程获取到function a函数执行，先执行log(1)后继续添加Promise微队列任务console.log(2)到微队列中。

主线程任务执行完成后，继续从微队列中获取任务console.log(2)，微队列任务执行完成后从延时队列中获取任务console.log(3)执行。

至此，所有任务全部执行完成，打印结果为4, 1, 2, 3。

面试题：阐述一下JS的事件循环？

答案：

时间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中，不同的任务可以属于不同的队列。不同的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任务队列，微队列任务一定具有最高的优先级，必须优先调度执行。