浏览器的进程和线程

进程:每个应用至少有一个进程,进程之间相互独立。
线程:一个进程中包括多个线程(线程用来运行代码)。一个进程中至少有一个线程,随进程创建的线程称为主线程。如果程序需要同时执行多块代码,需要创建多个线程。

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。

当浏览器启动后,会自动启动多个进程。浏览器有哪些进程呢?

  • 浏览器进程
    负责进行主界面展示(浏览器界面)、用户交互、子进程管理(其他进程都是由其产生)
  • 网络进程
    负责加载网络资源
  • 渲染进程(一个标签页对应一个渲染进程)
    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启动新的渲染进程,保证不同标签页之间互不影响。

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
  • 每秒把页面绘制 60 次(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
  • ……
思考

为什么不用多个线程处理这些事?

要处理这么多任务,主线程遇到了一个难题:如何调度任务?

比如:

  • 正在执行一个 JS 函数,执行到一半时用户点击了按钮,要立即去执行点击事件的处理函数吗?
  • 正在执行一个 JS 函数,执行到一半时某个计时器到达了时间,要立即执行该计时器的回调函数吗?
  • 浏览器进程通知“用户点击了按钮”,与此同时,一个计时器也到达了时间,要先处理哪一个呢?

渲染主线程说:排队,都去排队!!!

![临时占位](./截屏 2023-10-14 17.42.50.png)

  1. 在最开始的时候,渲染主线程会进入一个无限循环
    while(true){...} for(;;){...}
  2. 每次进入循环时会判断是否有任务存在。如果有,就取出一个任务执行,执行完成后进入下一次循环;如果没有,就进入休眠状态
  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。新任务会添加到消息队列末尾。在添加新任务时,如果主线程是休眠状态,这将会唤醒主线程继续循环拿去任务。

整个过程叫做事件循环(消息循环)。

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,如:

  • 计时器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状态,从而导致浏览器卡死

![Alt text](./截屏 2023-10-14 17.54.33.png)

渲染主线程承担着极其重要的恶工作,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
![Alt text](./截屏 2023-10-14 18.02.01.png)

使用异步的方式,渲染主线程永不阻塞

面试题:如何理解 js 异步

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工作,渲染页面、执行 HTML、CSS、JS 等都在其中运行。

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很多其他任务无法执行。这样依赖,一方面会导致繁忙的主线程白白消耗时间,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,自身立即结束该任务的执行,转而执行后续代码,当其他线程完成对应的任务时,将事先传递的回调函数包装成任务加入到消息队列末尾,排队等待主线程调度执行。

在这种异步模式下,浏览器用不阻塞,从而最大限度保证了单线程的流畅运行。

JS 为什么会阻碍渲染

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<html>
<head></head>
<body>
<h1>wxw</h1>
<button>change name</button>

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

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

btn.onclick = () => {
h1.textContext = "!!!"
delay(3000)
}
</script>
</body>
</html>

Alt text

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

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,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

随着浏览器复杂度的提升,W3C 不再使用宏队列的说法。

在 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事件,优先级
  • 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
  • 微队列:用于存放需要最快执行的任务,优先级最高

添加到微任务的最主要方式是使用 Promise、MutationObserver

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// 立即把一个函数添加到微队列
Promise.resolve().then("函数内容")

面试题:简述一下 JS 的事件循环

事件循环又叫消息循环,是浏览器主线程的工作方式。

在 Chrome 的源码中,他会开启一个不会结束的 for 循环,每次循环从事件循环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任务队列末尾即可。

过去把事件循环队列简单分为宏队列和微队列,这种说法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,每个任务有不同的类型,同类型的任务必须在同一个队列里,不同任务可以属于不同的队列。不同任务队列有不同的优先级,再每次事件循环中,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 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,无法做到准确计时
  2. 操作系统的计时函数本就有少量的偏差,由于 JS 的计时器最终调用的是操作系统的计时函数,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 4ms 的最少事件,咋样在计时器少于 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,这又带来了些许偏差