Cirry's Blog

浏览器的事件循环

2024-04-23
技术
js
最后更新:2024-04-24
11分钟
2085字

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?
  1. 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
}
  1. 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。
  2. 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
5
<script >
6
var h1 = document.querySelector('h1')
7
var btn = document.querySelector('button')
8
// 死循环
9
function delay(duration){
10
var start = Date.now()
11
while(Date.now() - start < duration){}
12
}
13
btn.onclick = function (){
14
h1.textContent= 'dealy change'
15
delay(3000)
3 collapsed lines
16
}
17
// 点击按钮之后,三秒钟之后才能看到文字变化
18
</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)
3
},0)
4
console.log(2)
5
Promise.resolve().then(() => {
6
console.log(3)
7
})
8
// 2, 3, 1

队列执行顺序示例

1
function a(){
2
console.log(1)
3
Promise.resolve().then(function(){
4
console.log(2)
5
})
6
}
7
setTimeout(function() {
8
console.log(3)
9
},0)
10
Promise.resolve().then(a)
11
console.log(4)
12
13
// 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。

面试题:Js中的计时器能做到精确计时吗?为什么?

答案: 不行。

  1. 计算机硬件本身无法做到精确计时。
  2. 操作系统的计时函数本身就有少量偏差,由于Js计时器最终调用的是操作系统的函数,同时也会有偏差。
  3. W3C文档中说明,浏览器实现计时器时,如果嵌套超过了5层,则会带有4ms的最少时间。
  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,因此也会有偏差。
本文标题:浏览器的事件循环
文章作者:Cirry
发布时间:2024-04-23
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