大师课-1

Yizhe大约 10 分钟随笔大师课

""

事件循环

浏览器的进程模型

事件循环和浏览器密切相关

何为进程？

程序运行需要有它的自己专属的内存空间，可以把这块内存空间理解为进程。

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。

何为线程？

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。

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，它会自动启动多个线程。

image-20230308160540237
image-20230308160540237

可以在浏览器的任务管理器中查看当前所有进程

其中，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。

  2. 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。

  3. 渲染进程(重要) 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页开启一个新的渲染进程，以保证不同的标签页之间不互相影响。

    将来该模式可能会发生改变，可能会以一个站点一个进程，而不是一个标签页一个进程。

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：为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些事情

要处理怎么多的任务，主线程遇到了一个前所未有的难题，如何调度任务？

如：

  • 正在执行一个 JS 函数，执行到一半的时候用户点击了按钮，应该立即去执行点击事件的处理函数吗？
  • 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
  • 浏览器进程触发用户点击事件，同时计时器也到达了时间，应该先处理哪一个等等。

渲染主线程想到了一个绝妙的主意来处理问题：排队

image-20230308200839815
image-20230308200839815
  1. 在最开始的时候，渲染主线程会进入一个无限循环
  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，执行完一个后进入下一个循环；如果没有，则进入休眠状态。
  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去任务。

整个过程被称为：事件循环(消息循环)

何为异步？

代码在执行的过程中，会遇到一些无法立即执行的任务，如：

  • 计时完成后需要执行的任务 setTimeout
  • 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，就会导致主线程长期处于阻塞状态。从而导致浏览器卡死

image-20230308202643382
image-20230308202643382

渲染主线程承担着及其重要的工作，无论如何都不能阻塞

所以浏览器选择异步来解决问题。

image-20230308202753877
image-20230308202753877

使用异步的方式，渲染主线程永不阻塞。

单线程是异步产生的原因

事件循环是异步的实现方式

面试题：如何理解 JS 的异步？

参考答案：

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。

而渲染主线程承担着诸多的工作，渲染页面、执行 JS 都在其中执行。

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，另一方面导致页面无法及时更新，给用户造成卡死的现象。

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？

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

  // 死循环
  function delay(durations) {
    var start = Date.now();
    while (Date.now() - start < durations) {}
  }

  btn.onclick = function () {
    h1.textContent = "EricKiku";
    delay(3000);
  };
</script>

代码作用是点击按钮修改 h1 的内容，但是点击按钮之后，页面卡死 3s 之后，内容才发生改变，原因是：

渲染主线程运行到事件函数时，会把事件监听交给其他线程，主线程进入休眠状态。

当按钮被点击时，监听事件的线程会将回调函数包装成一个任务对象，加入到消息队列末尾，等待主线程调度执行。

主线程发现消息队列有任务存在，开始调度任务。发现有一个修改页面的渲染任务，会将该渲染任务添加到消息队列中，然后开始死循环，等函数执行完毕，再从消息队列中拿取渲染任务，页面才发生改变。

任务有优先级吗？

任务没有优先级，在消息队列中先进先出

但是 消息队列是有优先级的

W3C:

  • 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，不同类型的任务可以在不同的队列。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。

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 中，至少包含了 以下队列：

  • 延时队列：用于存放计时器到达的回调任务，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，优先级高
image-20230309091528562
image-20230309091528562

添加微队列的主要方式就是使用 Promise、MutationObserver

例如:

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

浏览器还有很多队列，只关心开发需要的队列即可

例题:

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 0);
console.log(2);
//2
//1

因为渲染主线程执行到计时器后，把计时器交给其他线程去监听，然后自己接着往下执行。0 秒后线程触发，把回调函数包装成任务交给延时队列，输出 2 之后，从延时队列拿出任务，再输出 1

改题:

// 死循环
function delay(durations) {
  var start = Date.now();
  while (Date.now() - start < durations) {}
}

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 0);
delay(1000);
console.log(2);
//2
//1

延时 1 秒后输出 21，依旧是先交给其他线程监听计时器，0 秒后把任务加入到延时队列末尾。主线程此时正在循环，1 秒后循环完毕，输出 2，再从延时队列拿出任务，输出 1

使用微队列:

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

Promise.resolve().then(() => {
  console.log(2);
});

console.log(3);
//3
//2
//1

之行开始，把计时器放入其他线程，0 秒之后包装成任务放入延时队列。此时主线程接着执行，到 Promise 时，把 Promise 的 then 中的函数包装成任务放入微队列，再接着往下执行，输出 3。之后由于微队列优先级高，所以先扫描微队列的任务，输出 2，最后拿取延时队列中的任务，输出 1

改进:

function a() {
  console.log(1);
  Promise.resolve().then(() => {
    console.log(2);
  });
}

setTimeout(() => {
  console.log(3);
}, 0);

Promise.resolve().then(a);

console.log(5);
//5
//4
//3
//1
//2

再改:

function a() {
  console.log(1);
  Promise.resolve().then(() => {
    console.log(2);
  });
}

setTimeout(() => {
  console.log(3);
}, 0);

Promise.resolve().then(a);

console.log(5);
//5
//1
//2
//3

解释：1.首先是全局代码，把计时器放入其他线程监听，0s 后把计时器回调包装为任务加入到延时队列末尾。2.把 Promise 的回调函数包装成任务加入微队列末尾。3.输入5。4.从微队列拿取任务执行。5.任务是回调函数 a，输出1，把 Promise 回调加入微队列末尾。6.a 函数执行完毕。7.再扫描微队列，拿取任务，输出2。7.主线程无任务，微队列无任务，最后拿取延时队列的任务，输出3

面试题：阐述一下 JS 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 中，会开始一个不会停止的 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。

过去把消息队列分为宏队列和微队列，但是浏览器越来越复杂，两个队列已经无法满足。

根据 W3C 的解释，每个任务有不同的类型，同类型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， 由浏览器自行决定拿取哪一个队列的任务。但浏览器必须有一个微队列，微队列的任务具有最高优先级，必须优先调度执行

除了微队列，延时队列和交互队列中，chrome 认为交互更重要，所以不管哪个队列先有任务，只要在事件循环到来的时候，交互队列有任务，那就先取交互队列的任务。

面试题：JS 中的计时器能做到精确计时吗？为什么？

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，则会带来 4 毫秒的最少时间，这样在计时时间少于 4 毫秒的时候又带来了偏差。
  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。
默认页脚
Copyright © 2024 Yizhe