【八股】JS中的事件循环

前言

一.浏览器的进程模型

[1.1 什么是进程？](#1.1 什么是进程？)

[1.2 什么是线程？](#1.2 什么是线程？)

[1.3 浏览器有哪些进程和线程？](#1.3 浏览器有哪些进程和线程？)

二.渲染主线程是如何工作的？

[三. 一些解释](#三. 一些解释)

[3.1 什么是异步？](#3.1 什么是异步？)

[3.2 任务有优先级吗？](#3.2 任务有优先级吗？)

前言

首先我们将讲一下浏览器的进程模型，浏览器将开启各类进程并且相互隔离，避免一个进程崩溃后影响其他进程。

在这些进程里，我们重点认识渲染进程，尤其是渲染进程里的渲染主线程，渲染主线程需要承担很多事情，他要解析html，解析css，计算样式，执行全局JS代码，执行事件处理函数。

而渲染主线程是单线程的，为了避免这些事件处理混乱，渲染主线程采用事件循环机制异步执行任务以避免阻塞，即渲染主线程处理完一个任务，再去从消息队列里拿任务继续处理，直到全部任务完成。而消息队列根据优先级分为微队列，交互队列，延时队列，微队列的优先级是最高的。

一.浏览器的进程模型

1.1 什么是进程？

程序运行需要有他自己专属的内存空间（程序需要变量函数这些都是要在内存中拿的），可以把这块内存空间 简单的理解为进程。

每个应用至少有一个进程，进程之间相互独立，每个进程之间相互隔离（可以说进程的目的就是为了隔离，一个进程出了问题不会影响到其他进程），进程之间如果要通信，也需要双方同意。

1.2 什么是线程？

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」。

（进程是一块内存空间，谁来运行这块空间的程序谁就是线程）

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。主线程跟随进程一起创建，主线程结束，整个程序就结束了。

如果程序需要同时执行多块代码，主线程一个人需要处理的事情太多了，那么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。

1.3 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。

浏览器内部工作极其复杂。为了避免其内部各个功能模块相互影响，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。

可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程：

谷歌浏览器右上角更多->更多工具->任务管理器：

其中，最主要的进程有：

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。
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。
渲染进程（事件循环就发生在这里！）

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。

二.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？（不会立即执行点击事件的处理函数，而是把点击事件的任务放到消息队列的末尾等待执行，主线程先处理完自己手里的任务，再从消息队列里拿第一个任务继续处理）
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

在最开始的时候，渲染主线程会进入一个无限循环
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，则会将其唤醒以继续循环拿取任务

这样一来，就可以让每个任务有条不紊的、持续的进行下去了。

三. 一些解释

3.1 什么是异步？

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

当主线程遇到一个计时任务setTimeout，主线程自己不会计时，主线程会去通知计时线程帮我完成计时功能，等计时结束在执行回调函数，这些都是在主线程里完成的。这就是同步。会产生阻塞。

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」。

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。

在异步中，主线程遇到计时任务，会通知计时线程计时，做完这一步任务就结束了，主线程继续拿下一个任务执行，等计时结束，计时进程会将回调函数放到消息队列末尾，这样就不会产生阻塞。

面试题：如何理解 JS 的异步？

参考答案：

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。

3.2 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：用户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主要是使用 Promise、MutationObserver.

例如：

javascript 复制代码

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

面试题：阐述一下 JS 的事件循环

参考答案：

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。

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。

面试题：JS 中的计时器能做到精确计时吗？为什么？

参考答案：

不行，因为：

计算机硬件没有原子钟，无法做到精确计时

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

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 4 毫秒的最少时间，这样在计时时间少于 4 毫秒时又带来了偏差

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，因此又带来了偏差