在浏览器工作原理讲到了浏览器开启一个窗口需要至少启动4个进程。其中之一就是渲染进程。
每个渲染进程都有一个主线程，并且主线程非常繁忙，既要处理 DOM，又要计算样式，还要处理布局，同时还需要处理 JavaScript 任务以及各种输入事件。要让这么多不同类型的任务在主线程中有条不紊地执行，这就需要一个系统来统筹调度这些任务，这个统筹调度系统就是消息队列和事件循环系统。
也是页面活起来的核心。
使用单线程处理安排好的任务
先从最简单的场景讲起，比如有如下一系列的任务：
- 任务 1：1+4
- 任务 2：20/2
- 任务 3：7*7
- 任务 4：打印出任务 1、任务 2、任务 3 的运算结果
要在一个线程中去执行这些任务，通常会这样编写代码
js
void MainThread(){
int num1 = 1+4; //任务1
int num2 = 20/2; //任务2
int num3 = 7*7; //任务3
print("最终计算的值为:%d,%d,%d",num1,num2,num3)； //任务4
}在上面的执行代码中，把所有任务代码按照顺序写进主线程里，等线程执行时，这些任务会按照顺序在线程中依次被执行；等所有任务执行完成之后，线程会自动退出。
在线程运行过程中处理新任务
但不是所有的任务都是在执行之前统一安排好的，大部分情况下，新的任务是在线程运行过程中产生的。比如在线程执行过程中，又接收到了一个新的任务要求计算"10+2"，那上面那种方式就无法处理这种情况了。
要想在线程运行过程中，能接收并执行新的任务，就需要采用事件循环机制。可以通过一个 for 循环语句来监听是否有新的任务，如下面的示例代码
js
//GetInput
//等待用户从键盘输入一个数字，并返回该输入的数字
int GetInput(){
int input_number = 0;
cout<<"请输入一个数:";
cin>>input_number;
return input_number;
}
//主线程(Main Thread)
void MainThread(){
for(;;){
int first_num = GetInput()；
int second_num = GetInput()；
result_num = first_num + second_num;
print("最终计算的值为:%d",result_num)；
}
}相较于第一版的线程，这一版的线程做了两点改进
- 第一点引入了循环机制，具体实现方式是在线程语句最后添加了一个 for 循环语句，线程会一直循环执行。
- 第二点是引入了事件，可以在线程运行过程中，等待用户输入的数字，等待过程中线程处于暂停状态，一旦接收到用户输入的信息，那么线程会被激活，然后执行相加运算，最后输出结果。
通过引入事件循环机制，就可以让该线程活起来了，每次输入两个数字，都会打印出两数字相加的结果。
处理其他线程发送过来的任务
上面改进了线程的执行方式，引入了事件循环机制，可以让其在执行过程中接受新的任务。
不过上一步骤所有的任务都是来自于线程内部的，如果另外一个线程想让主线程执行一个任务，利用上述的线程模型是无法做到的。这个问题如何解决？
一个通用解决方案是使用消息队列。消息队列是一种数据结构，可以存放要执行的任务。它符合队列"先进先出"的特点，也就是说要添加任务的话，添加到队列的尾部；要取出任务的话，从队列头部去取。
有了队列之后，就可以继续改造线程模型了，具体表示
js
class TaskQueue{
public:
Task takeTask(); //取出队列头部的一个任务
void pushTask(Task task); //添加一个任务到队列尾部
};改造主线程，让主线程从队列中读取任务：
js
TaskQueue task_queue；
void ProcessTask();
void MainThread(){
for(;;){
Task task = task_queue.takeTask();
ProcessTask(task);
}
}在上面添加了一个消息队列的对象，然后在主线程的 for 循环代码块中，从消息队列中读取一个任务，然后执行该任务，主线程就这样一直循环往下执行，因此只要消息队列中有任务，主线程就会去执行。
主线程的代码就这样改造完成了。
这样改造后，主线程执行的任务都全部从消息队列中获取。如果有其他线程想要发送任务让主线程去执行，只需要将任务添加到该消息队列中就可以了。
需要注意的是由于多个线程操作同一个消息队列，所以在添加任务和取出任务时还会加上一个同步锁。
处理其他进程发送过来的任务
通过使用消息队列，实现了线程之间的消息通信。在 Chrome 中，跨进程之间的任务也是频繁发生的，其他进程处理发送过来的任务？
渲染进程专门有一个 IO 线程用来接收其他进程传进来的消息，接收到消息之后，会将这些消息组装成任务发送给渲染主线程，后续的步骤就和前面讲解的"处理其他线程发送的任务"一样了。
消息队列中的任务类型
可以参考下Chromium 的官方源码，里面包含了很多内部消息类型，如输入事件（鼠标滚动、点击、移动）、微任务、文件读写、WebSocket、JavaScript 定时器等等。
除此之外，消息队列中还包含了很多与页面相关的事件，如 JavaScript 执行、解析 DOM、样式计算、布局计算、CSS 动画等。
以上这些事件都是在主线程中执行的，所以在编写 Web 应用时，还需要衡量这些事件所占用的时长，并想办法解决单个任务占用主线程过久的问题。
如何安全退出
当页面主线程执行完成之后，又该如何保证页面主线程能够安全退出呢？Chrome 是这样解决的，确定要退出当前页面时，页面主线程会设置一个退出标志的变量，在每次执行完一个任务时，判断是否有设置退出标志。
如果设置了，那么就直接中断当前的所有任务，退出线程
js
TaskQueue task_queue；
void ProcessTask();
bool keep_running = true;
void MainThread(){
for(;;){
Task task = task_queue.takeTask();
ProcessTask(task);
if(!keep_running) //如果设置了退出标志，那么直接退出线程循环
break;
}
}页面使用单线程的缺点
通过上面的介绍，知道页面线程所有执行的任务都来自于消息队列。消息队列是"先进先出"的属性，也就是说放入队列中的任务，需要等待前面的任务被执行完，才会被执行。鉴于这个属性，就有如下两个问题需要解决。
第一个问题是如何处理高优先级的任务
比如一个典型的场景是监控 DOM 节点的变化情况（节点的插入、修改、删除等动态变化），然后根据这些变化来处理相应的业务逻辑。一个通用的设计的是，利用 JavaScript 设计一套监听接口，当变化发生时，渲染引擎同步调用这些接口，这是一个典型的观察者模式。
不过这个模式有个问题，因为 DOM 变化非常频繁，如果每次发生变化的时候，都直接调用相应的 JavaScript 接口，那么这个当前的任务执行时间会被拉长，从而导致执行效率的下降。
如果将这些 DOM 变化做成异步的消息事件，添加到消息队列的尾部，那么又会影响到监控的实时性，因为在添加到消息队列的过程中，可能前面就有很多任务在排队了。
这也就是说，如果 DOM 发生变化，采用同步通知的方式，会影响当前任务的执行效率；如果采用异步方式，又会影响到监控的实时性。
该如何权衡效率和实时性呢？
针对这种情况，微任务就应运而生了。
通常把消息队列中的任务称为宏任务，每个宏任务中都包含了一个微任务队列，在执行宏任务的过程中，如果 DOM 有变化，那么就会将该变化添加到微任务列表中，这样就不会影响到宏任务的继续执行，因此也就解决了执行效率的问题。
等宏任务中的主要功能都直接完成之后，这时候，渲染引擎并不着急去执行下一个宏任务，而是执行当前宏任务中的微任务，因为 DOM 变化的事件都保存在这些微任务队列中，这样也就解决了实时性问题。
第二个是如何解决单个任务执行时长过久的问题
因为所有的任务都是在单线程中执行的，所以每次只能执行一个任务，而其他任务就都处于等待状态。如果其中一个任务执行时间过久，那么下一个任务就要等待很长时间。
如果在执行动画过程中，其中有个 JavaScript 任务因执行时间过久，占用了动画单帧的时间，这样会给用户制造了卡顿的感觉，这当然是极不好的用户体验。
针对这种情况，JavaScript 可以通过回调功能来规避这种问题，也就是让要执行的 JavaScript 任务滞后执行。
总结
- 如果有一些确定好的任务，可以使用一个单线程来按照顺序处理这些任务，这是第一版线程模型。
- 要在线程执行过程中接收并处理新的任务，就需要引入循环语句和事件系统，这是第二版线程模型。
- 如果要接收其他线程发送过来的任务，就需要引入消息队列，这是第三版线程模型。
- 如果其他进程想要发送任务给页面主线程，那么先通过 IPC 把任务发送给渲染进程的 IO 线程，IO 线程再把任务发送给页面主线程。
- 消息队列机制并不是太灵活，为了适应效率和实时性，引入了微任务。
基于消息队列的设计是目前使用最广的消息架构，无论是安卓还是 Chrome 都采用了类似的任务机制，所以理解了本篇文章的内容后，再理解其他项目的任务机制也会比较轻松。
（本文完）