事件循环

浏览器的进程模型

何为进程？

程序运行需要有它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

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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。

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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，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。

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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。

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

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相互影响。

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
…

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？
…

渲染主线程想出了一个绝妙的主意来处理这个问题：排队

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若干解释

何为异步？

代码在执行过程中，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达到，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」

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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

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使用异步的方式，渲染主线程永不阻塞

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为何会阻碍渲染？

先看代码

1
<!doctype html>
2
<html lang="zh-CN">
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  <head>
4
    <meta charset="UTF-8" />
5
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
6
    <title>事件循环示例</title>
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  </head>
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  <body>
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    <h1 id="h1">h1的文本信息</h1>
10
    <button id="btn">change</button>
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    <script>
13
      // 死循环指定的时间，用于演示主线程阻塞
14
      function delay(duration) {
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        console.log('delay开始执行')
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        const start = Date.now()
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        while (Date.now() - start < duration) {}
18
        console.log('delay结束执行')
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      }
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      btn.onclick = function () {
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        console.log('点击事件开始执行')
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        h1.textContent = '修改h1的内容' // DOM 修改是同步的，但页面渲染要等 JS 执行完
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        delay(3000) // 阻塞主线程 3 秒
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      }
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    </script>
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  </body>
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</html>

点击按钮后，会发生什么呢？

event-loop

可以看到，过了三秒钟页面才显示修改后的内容。这说明 DOM 修改虽然是同步完成的，但页面渲染（绘制）必须等待当前 JS 执行完毕后才能进行

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

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：用于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：

Promise.then/catch/finally 回调
MutationObserver 回调
queueMicrotask() —— 最直接的方式

1
// 立即把一个函数添加到微队列
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Promise.resolve().then(函数)
3

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// 或者使用 queueMicrotask（更直接）
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queueMicrotask(() => {
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  console.log('微任务执行')
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})

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

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。

总结

单线程是异步产生的原因
事件循环是异步的实现方式