事件循环

INFO

这部分内容是【渡一教育 - WEB前端大师课 - 事件循环】的学习笔记。

浏览器的进程模型

进程

程序运行需要有自己的内存空间，这块内存空间就是进程。

一个程序启动后至少得有一个进程。

进程之间相互独立。

进程间通信需要双方同意。

线程

线程在进程中负责运行代码。所以程序在开始的时候会自动创建一个线程，这个线程是主线程。

一个进程中至少有一个线程，最后一个线程退出后进程会被杀死。

一个进程可以包含多个线程，一个进程会启动多个线程来处理多块代码。

同一个进程下的线程共享同一块内存空间。

浏览器的进程模型

浏览器是个 多进程 多线程 的程序。

为了避免浏览器的各个部分互相影响，减少连环崩溃的几率，所以会启动多个进程。

具体可以在浏览器的任务管理器中查看。

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主要需要关注的有三个进程：

浏览器进程
- 浏览器本身界面的展示，例如地址栏、浏览器按钮。
- 监听用户交互
- 自进程管理：其余进程是由浏览器进程启动的
网络进程
负责加载网络资源，内部会用多个网络线程来处理不同任务。
渲染进程
会开启一个渲染主线程，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渲染进程，保证不同标签页之间互相不影响。
为了减少进程数量，未来可能要改成为每个站点开一个进程。

渲染主线程如何工作

解析 HTML
解析 CSS
计算样式
布局
布局
处理图层
每秒画页面 60 次
执行全局 JS 代码
执行事件处理函数
执行计时器回调
……

思考

为什么渲染进程不启动多个线程来处理这么多的事情?

袁老师的结论：浏览器做不到

如何调度任务？—— 事件循环

浏览器遇到了如下问题：

正在执行 JS 函数的过程中用户点击了按钮
正在执行 JS 函数的过程中某个计时器到时间了

浏览器的解决方式：排队。

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所以上面浏览器遇到的问题的解决方案就是：

不会立即执行，会向消息队列中添加任务，等主线程依次执行。

浏览器调度任务的机制：

渲染主线程进入一个无限的循环。
检查消息队列中是否有任务存在，如果有，则取出一个任务来执行；如果没有，则进入休眠状态。
其它所有线程都可以向消息队列的末尾添加任务。如果此时主线程在休眠，则唤醒主线程继续执行任务。

异步

什么是异步

代码执行过程中的一些无法立即执行的任务。

计时器回调：setTimeout、setInterval
网络通信回调：XHR、Fetch
用户操作回调：addEventListener

为什么异步

主线程负责极其重要的工作，包括每秒渲染 60 次页面。所以不能让主线程阻塞。

浏览器的做法是让计时线程去等待任务执行时机，等到任务该执行了，把任务放到消息队列中等待主线程执行。

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这样可以让主线程永不阻塞。

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 为何会阻塞渲染

html

<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 = '袁老师很帅！';
        delay(3000);
    };
</script>

点击按钮后会卡三秒再更改元素内容。我们可以用事件循环来解释这段代码。

开始任务队列是空的。
获取 h1 和 btn。
声明 delay 函数。
给 btn 绑定点击事件
主线程通知交互线程监听点击事件，用户点击后执行 fn。
主线程执行完毕，休眠（或者去干别的事了）。

用户点击按钮。

fn 函数放入消息队列。
主线程唤醒，拿到 fn 开始执行。
设置 h1 的文本，生成一个绘制任务，放到消息队列末尾等待执行
执行 delay，死循环 3000ms。
执行绘制任务。

结论

JS 的执行会影响页面的绘制。

任务的优先级

任务没有优先级，在消息队列中都是先进先出。

但消息队列有优先级。

根据 W3C 标准：

每个任务都有任务类型，同类型的任务必须在一个队列，不同类型的任务可以在不同的队列。在一次事件循环中，浏览器根据实际情况从不同队列中取任务来执行。
浏览器必须有微队列，微队列优先所有其它任务执行。

随着浏览器发展，W3C 不再使用宏队列的说法。

目前 Chrome 中至少包含的队列：

延时队列：存放计时器回调任务，优先级中
交互队列：存放用户操作回到，优先级高
微队列：优先级最高

什么任务会放入微队列？

Promise

使用如下代码，可以将 fn 直接放入微队列。

Promise.resolve().then(fn)

MutationObserver

题和面试题

题

setTimeout(function() {
    console.log(1)
}, 0)

console.log(2)

输出结果是先 2 后 1。

主线程执行全局 JS
通知其它线程计时
计时器到达时间，将回调 fn 放入延时队列
输出 2
主线程检查微队列，没有任务。主线程检查其它队列，发现延时队列中有任务，执行 fn。
输出 1。

// 输出结果
< 2
< 1

题

function delay(duration) {
    var start = Date.now();
    while (Date.now() - start < duration) {}
}

setTimeout(function () {
    console.log(1)
}, 0)

delay(1000)

console.log(2)

声明 delay 函数。
通知计时线程计时。
计时结束，将 fn 放入延时队列。
延时 1 秒。
输出 2。
检查延时队列，执行 fn，输出 1。

// 运行结果
< 2
< 1

题

setTimeout(function () {
    console.log(1)
}, 0)

Promise.resolve().then(function() {
    console.log(2)
})

console.log(3)

通知计时
fn 进入延时队列
Promise 将 fn2 放入微队列
输出 3
检查微队列，输出 2
检查其它队列，输出 1

// 输出结果
< 3
< 2
< 1

题

function a() {
    console.log(1)
    Promise.resolve().then(function() {
        // fn2
        console.log(2)
    })
}

setTimeout(function() {
    // fn3
    console.log(3)
    Promise.resolve().then(a)
}, 0)

Promise.resolve().then(function() {
    // fn4
    console.log(4)
})

console.log(5)

声明函数 a
通知定时
定时结束，fn3 进入延时队列
fn4 进入微队列
输出 5
检查微队列，执行 fn4，输出 4
检查延时队列，执行 fn3，输出 3，将 a 放入微队列
检查微队列，执行 a，输出 1，将 fn2 放入微队列
检查微队列，执行 fn2，输出 2

// 运行结果
< 5
< 4
< 3
< 1
< 2

面试题

阐述事件循环

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：

不能，因为：

计算机硬件没有原子钟，无法做到精确计时
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
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
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

W3C 规定，当延时嵌套超过 5 层后，延时最小值是 4ms。

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INFO

事件循环是异步的实现方式。单线程是异步产生的原因。

事件循环 ​

浏览器的进程模型 ​

进程 ​

线程 ​

浏览器的进程模型 ​

渲染主线程如何工作 ​

如何调度任务？—— 事件循环 ​

异步 ​

什么是异步 ​

为什么异步 ​

JS 为何会阻塞渲染 ​

任务的优先级 ​

什么任务会放入微队列？ ​

题和面试题 ​

事件循环

浏览器的进程模型

进程

线程

浏览器的进程模型

渲染主线程如何工作

如何调度任务？—— 事件循环

异步

什么是异步

为什么异步

JS 为何会阻塞渲染

任务的优先级

什么任务会放入微队列？

题和面试题