GravityDocs

Appearance

事件循环、任务队列 ​

浏览器的进程模型 ​

何为进程？ ​

程序运行需要有它自己的内存空间，可以把这块内存空间简单理解为进程

image-20231113192949722

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。

image-20231113200158364

浏览器有哪些进程和线程？ ​

现代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。

image-20231113201241489

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。

  1. 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。

  1. 渲染进程（内核）（重点！）

​ 渲染进程启动后，会开启一个渲染主线程（V8引擎），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页开启一个新的渲染进程，以保证不同标签页之间不相互影响。

将来该默认模式可能会有所改变，有兴趣的同学可以参见 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
  • 每秒把页面 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？
  • .............

渲染主线程相出了一个绝妙的主意来处理这个问题：排队

image-20231113213504501
  1. 在最开始的时候，渲染主线程会进入一个无限for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，执行完后进入下一次循环；如果没有，则进入休眠状态。注意：第一次事件循环总是以执行整个<script>标签的全局 js 代码这个宏任务开始。每次事件循环在执行完同步任务后，优先清空微队列，再进行下一次循环，因此，每次事件循环都是从宏任务开始的，在执行宏任务的过程中，会产生其他的微任务和宏任务。
  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中添加任务。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）

相关问题 ​

何为异步？ ​

在代码执行过程中，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到达，就会导致主线程长期处于阻塞的状态，从而导致浏览器卡死

image-20231113220141828

渲染主线程承担这极其重要的工作，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

image-20231113221023388

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 是一门单线程语言，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任务，渲染页面、执行 JS 都在其中运行。

​ 如果使用同步方式，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浪费时间，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，浏览器将永不阻塞，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

js
<h1>Mr.Pan is awesome!</h1>
<button>change</button>

<script>
   let h1 = document.querySelector('h1');
   let btn = document.querySelector('button');

   // 死循环指定的时间
   function delay(duration) {
      let start = Date.now();
      while (Date.now() - start < duration) { }
   }

   btn.onclick = function () {
      h1.textContent = '潘老师真帅';  // 这里会生成一个 绘制任务 放到任务队列中
      delay(3000);
   }
</script>
<h1>Mr.Pan is awesome!</h1>
<button>change</button>

<script>
   let h1 = document.querySelector('h1');
   let btn = document.querySelector('button');

   // 死循环指定的时间
   function delay(duration) {
      let start = Date.now();
      while (Date.now() - start < duration) { }
   }

   btn.onclick = function () {
      h1.textContent = '潘老师真帅';  // 这里会生成一个 绘制任务 放到任务队列中
      delay(3000);
   }
</script>

点击按钮后，会发生什么？

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同一个队列中，不同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任务队列（microtask queue），微任务队列中的任务优先于所有其他任务执行。

随着浏览器的复杂度急剧提升，W3C 不再使用宏任务队列的说法

在目前 chrome 的实现中，至少包含了下面的队列：

  • 延时队列：用于存在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.then、process.nextTick （nodejs中）

例如：

js
// 立即把一个函数添加到微任务队列
Promise.resolve().then(函数)
// 立即把一个函数添加到微任务队列
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队列，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添加到队列末尾即可。

过去把消息队列简单分为宏任务队列和微任务队列，这种方式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，每个任务都有不同的类型，同类型的任务必须在同一个队列中，不同类型的任务可以分属于不同的队列。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任务。但浏览器必须有一个微任务队列，微任务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 ms 的最少时间，这样在计时时间少于 4ms 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

相关题目 ​

1. 输出顺序是什么？ ​

js
setTimeout(_ => console.log(4))

new Promise(resolve => {
  resolve()
  console.log(1)
}).then(_ => {
  console.log(3)
})

console.log(2)
setTimeout(_ => console.log(4))

new Promise(resolve => {
  resolve()
  console.log(1)
}).then(_ => {
  console.log(3)
})

console.log(2)
点击查看答案
js
1 2 3 4
1 2 3 4

2. 输出顺序是什么？ ​

js
Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
点击查看答案
js
Promise1
setTimeout1
Promise2
setTimeout2
Promise1
setTimeout1
Promise2
setTimeout2

3. 输出顺序是什么？ ​

js
setTimeout(_ => console.log(4))

new Promise(resolve => {
  resolve()
  console.log(1)
}).then(_ => {
  console.log(3)
  Promise.resolve().then(_ => {
    console.log('before timeout')
  }).then(_ => {
    Promise.resolve().then(_ => {
      console.log('also before timeout')
    })
  })
})

console.log(2)
setTimeout(_ => console.log(4))

new Promise(resolve => {
  resolve()
  console.log(1)
}).then(_ => {
  console.log(3)
  Promise.resolve().then(_ => {
    console.log('before timeout')
  }).then(_ => {
    Promise.resolve().then(_ => {
      console.log('also before timeout')
    })
  })
})

console.log(2)
点击查看答案
js
1 2 3 
before timeout 
also before timeout 
4
1 2 3 
before timeout 
also before timeout 
4

before timeout与also before timeout在4之前输出的原因是：

在微任务执行的过程中，新产生的微任务会被直接添加到微任务队列尾部，并在下一宏任务执行之前，全部执行掉。而如果在微任务执行的过程中，新产生了宏任务，则会进入到宏任务队列尾部，按照宏任务顺序在后面的事件循环中执行。

4. 输出顺序是什么？ ​

js
Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
点击查看答案
js
Promise1 
setTimeout1 
Promise2 
setTimeout2
Promise1 
setTimeout1 
Promise2 
setTimeout2

注：node.js 中的 process.nextTick() 属于微任务

5. 输出顺序是什么？ ​

js
console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
rocess.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})
console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
rocess.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})
点击查看答案
js
1 7 6 8 2 4 3 5 9 11 10 12
1 7 6 8 2 4 3 5 9 11 10 12

∞. 相关参考资料 ​

相关参考资料

用心去做高质量的专业前端内容网站，欢迎 star ⭐ 让更多人发现

MIT License | 版权所有 © 2023-2024 PanQingJie and PqjDocs contributors