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006_EventLoop

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EventLoop - 事件循环

一、浏览器的进程模型

1. 什么是进程?

  • 程序的运行需要有自己的 内存空间,每个程序至少有一个 内存空间,它们的内存互不交叉,相互隔离
  • 它们之间可以相互通信,但是需要双方同意

这里,可以把 进程 简单地理解为是这块 内存空间

2. 什么是线程?

有了 进程 之后,就可以运行程序的代码了,但是谁来运行代码呢?
那就是 —— 线程

一个 进程 至少有一个线程, 在 进程 开启后会自动创建一个 线程 来运行代码,这个线程称为 「主线程」(如果主线程结束了,那么整个程序也就结束了)

如果程序需要同时做很多事,比如:网络通信,音频播放,等等...
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(这些线程称为 「子线程」

3. 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

浏览器内部的工作极其复杂,它的复杂度已经接近于操作系统了

为了避免相互影响,为了减少连环崩溃的几率(进程a 崩溃了,不会影响到其他的 进程b、c、d),当启动浏览器后,它就会自动启动多个 进程

这些进程我们需要关心的主要有 3 个:

  1. 浏览器进程
  2. 网络进程
  3. 渲染进程(一个标签页为一个渲染进程)

3.1 浏览器进程

主要负责:

  • 启动多个线程处理不同的任务
  • 界面显示,注意!不是页面的显示,而是浏览器界面的显示,如:刷新按钮、前进后退、书签栏,等等...
  • 用户交互:滚动、鼠标事件、键盘事件,等等...
  • 子进程管理:其他进程是由浏览器进程启动的,如:网络进程,渲染进程,等等...
  • 等等...

3.2 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

3.3 渲染进程(重点)

  • 渲染进程启动后,会开启一个 渲染主线程
  • 渲染主线程 负责执行 HTMLCSSJS
  • 默认情况下,每一个标签页会开辟一个新的 渲染进程,以保证不同的标签页之间互不影响(这个模式将来可能会改变)

二、渲染主线程是如何工作的?

1. 主要工作

渲染主线程是浏览器最繁忙的线程,需要它处理的任务包括但不限于以下:

  • 解析 HTML
  • 解析 CSS
  • 计算样式
  • 布局
  • 图层处理
  • 每秒把页面画 60 次(脑补游戏的 FPS)
  • 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
  • 等等......

我们是「996」,渲染进程就是「没有工资的007」

2. 主线程如何调度任务?

这是一个大问题

比如:

  • 一个 JS 函数执行到一半时,用户点击了一个按钮,这时候,应该立即去执行点击事件的处理函数吗?
  • 一个 JS 函数执行到一半时,某个计时器到时间了,这时候,应该立即去执行计时器的回调函数吗?
  • 用户点击了一个按钮的同时,某个计时器到时间了,这时候,应该先执行哪个任务?
  • 等等...

解决这个问题的方法就是 —— 排队

  • 在最开始的时候,渲染主进程会进入一个无限循环(浏览器源码 base/message_loop/message_pump_default.cc 中,渲染主线程的启动函数中写了 for (;;) { ...some code }
  • 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,继续循环拿任务

这整个过程,就叫作 —— 事件循环(消息循环)

事件循环源码链接

事件循环源码

三、什么是异步

在代码的执行过程中,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:XMLHttpRequest、Fetch
  • 用户点击后需要执行的任务:onclick、onmouseover、onkeydown、等等...

如果让渲染主线程等待这些任务完成,就会导致主线程长期处于「阻塞」状态,导致浏览器「卡死」

渲染主线程承担着极其重要的工作,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

使用异步的方式,渲染主线程永不阻塞

总结:

  • JS 是一门单线程语言,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
  • 但是渲染主线程承担很多工作,比如:渲染页面、执行 JS 代码等等
  • 如果使用 同步 的方式,就极其很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执行
  • 这样会导致主线程消耗时间,导致页面无法及时更新,给页面造成 卡死 现象
  • 所以浏览器采用以下 异步 的方式来避免:
  • 当某些任务发生时,比如:计时器、网络请求、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,继续执行后续代码
  • 当其他线程完成时,将之前传递的 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
  • 在这种异步的模式下,浏览器将会永不阻塞,从而最大限度的保证了单线程的流畅运行

四、任务有优先级吗?

任务是没有优先级的,在消息队列中 先进先出

但是 消息队列 有「优先级」

过去的解释是:任务有两个队列:一个宏任务,一个微任务

现在根据 W3C 的最新解释 - 原文链接

  • 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,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 不在使用宏队列的说法

在目前 Chrome 的实现中,至少包含了以下队列:

  • 延时队列 - 优先级中:存放计时器到达后产生的回调任务
  • 交互队列 - 优先级高:存放用户操作后产生的事件处理任务
  • 微队列 - 优先级最高:存放需要最快执行的任务(如:Promise、MutationObserver)

五、总结

总结事件循环:

  • 事件循环又叫作消息循环(官方的描述是 event loop,浏览器的代码实现是 message_loop),是浏览器渲染主线程的工作方式
  • 在 Chrome 的源码中,它会开启一个不会结束的 for 循环(for (;;) {}),每次循环会从消息队列中取出第一个任务执行,而其他线程会在合适的时候把任务加入到队列末尾
  • 过去把消息队列分为 宏队列微队列,但是这种说法已经无法满足现在复杂的浏览器环境,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

事件循环是异步的实现方式,而单线程是异步产生的原因

完。