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浏览器的进程模型

什么是进程?

程序运行中需要它自己的内存空间,这块内存空间简单的理解为进程。

每个程序至少有一个进程,进程之间相互独立,即使要通信,也需要双方同意。

什么是线程?

  • 运行代码的【人】称之为【线程】
  • 一个进程至少有一个线程,进程开启时都会开启一个主线程来运行代码,如果同时需要运行多块代码,主线程就会开启多个线程来执行代码,所以一个进程中可以包含多个线程。

浏览器有什么进程和线程

浏览器时一个多进程多线程的应用程序,内部工作及其复杂。

为了避免互相影响,为了减少连环崩溃的概率,当浏览器启动时,它会自动启动多个进程。

主要有:浏览器进程、网络进程、渲染进程...(更多工具-任务管理器中可查看当前浏览器所有进程)

  1. 浏览器进程:

    负责界面显示、用户交互、子进程管理。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。网络进程内部会启用多个进程来处理不同的网络任务。(输入网址请求页面多种资源)

  3. 渲染进程:(重点)

    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开启一个新的进程,以保证不用的标签页之间不会相互影响。

    即每个 tab 都是一个线程(process-pre-tab),chrome 以后可能会修改为一个站点开一个进程 (process-pre-site)

渲染主线程是如何工作的?

渲染主线程时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
  • 每秒绘制页面 60 次
  • 执行全局 JS 代码
  • 执行事件的处理函数
  • 执行计时器的回调函数
  • ......

要处理这么多任务,主线程则面对一个无法避免的难题,该如何调度任务?

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。
  • 我正在执行一个 JS 函数,执行到一半的时候某个定时器到达了时间,我该立即去执行它的回调函数。
  • 浏览器进程通知主线程用户点击了按钮,于此同时,某个计时器也到达了时间,我该如何处理哪一个呢?
  • ......

于是主线程想出一个绝妙的主意来处理这个问题: 排队!

  1. 在最开始的时候,渲染主线程会进入一个无限循环
  2. 每一次循环都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,执行玩一个后进入下一次循环;如果没有,则进入休眠状态。
  3. 其他所有线程(包括其他的进程)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,如果主进程是休眠状态,则会将其唤醒以继续循环拿取任务。

这样一来,所有任务都可以有序不乱的、持续的进行下去。

这整个过程,被称之为事件循环(消息循环)

若干解释

什么是异步?

代码执行过程中,会遇到一些无法立即执处理的任务,比如:

  • 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,就会导致主线程一段时间内处于【阻塞】状态,从而导致浏览器【卡死】。

渲染主线程承担着大任,绝不能倒下!

因此,浏览器选择异步来解决这个麻烦,使渲染主线程永不阻塞。

面试题:如何理解 JS 的异步?

JS 是一门单线程的语言,运行在渲染主线程中,而渲染主线程只有一个。

而渲染主线承担着诸多工作:渲染页面、 js 都在其中运行

如果使用同步的方式,就极有可能造成主线程阻塞,从而导致消息队列中的很多其他任务无法执行。

这样一来,一方面会导致繁忙的主线程白白浪费时间,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,比如定时器、网络、时间监听,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,转而执行下一个任务,当其他线程完成时,将事先传递的回调函数包装成任务,加到消息队列的末尾排队,等待主线程调度即可。

在这中异步模式下,浏览器用不阻塞,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

由于 JS 运行再渲染主线程中,又因为渲染主线程是单线程,所以会阻塞

在 JS 代码中修改 DOM 元素,需要等该任务执行完,再调用绘制任务

任务有优先级吗

任务没有优先级,都是先进先出

但是消息队列是有优先级的

w3c 最新解释:

  • 不再以单单一个宏任务的说法来区分了。
  • 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放在不同的队列,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于所有其他任务执行。

在目前 chrome 的实现中,至少包含了以下的队列:

  • 延时队列:用于存放定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回调任务,优先级【高】(用户交互体验最为重要)
  • 微队列:用户存放需要最快执行的任务,优先级【最高】

TIP

添加任务到微队列主要方式有:Promise、MutationObserver(在 DOM 中监视 DOM 节点变化时触发的微任务 - baidu)

js
Promise.resolve().then(fn); // 直接将fn添加到微队列中
Promise.resolve().then(fn); // 直接将fn添加到微队列中

阐述一下 JS 事件队列

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 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每第一个任务来执行,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与**微队列,**这种说法目前已经无法满足复杂的浏览器环境,而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,同类型的任务必须在同一个队列中,不同的任务队列可以属于不同的队列??。不同任务任务队列有不同优先级,在每一次事件循环中,由浏览器自行决定取哪一个队列的任务,但浏览器必须要有一个微队列,微队列的任务一定具有最高的优先级,必须优先调度执行。

JS 中的计时器能做到精确计时吗?为什么?

参考: 不行

  1. 计算机硬件没有原始钟,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(如 windows 和 Mac)
  3. 按照 w3c 的标准,浏览器实现计时器时,嵌套超过 5 层,默认带有 4 毫秒的最少时间,在计时时间少于 4 毫秒时又带来偏差。
  4. 受事件循环影响,计时器的回调函数只能在主线程空闲时间运行,因此也会带来偏差。

** 单线程时异步产生的原因,事件循环是实现异步的方式**

学习视频:https://ke.qq.com/course/5892689/13883864042302033#term_id=106109971

图模型:

渲染主线程

微任务队列

计时器队列

交互队列

其他线程