前端基础-事件循环(消息循环)

这里写自定义目录标题

  • 1. 浏览器进程
    • 主要的进程(了解)
  • 2. 渲染主线程是如何工作的?
  • 3. 面试题:如何理解 JS 的异步?
  • 3. JS为何会阻碍渲染?
  • 4. 任务有优先级吗?
  • 5. 面试题:阐述一下 JS 的事件循环
  • 6. JS 中的计时器能做到精确计时吗?为什么?

笔者注: 本文是针对从事过后端工作想转前端开发的童鞋,因为我是从后端转前端的,转过来之后就想把自己的学习路径和知识点总结一下供大家参考。 文中内容参考了渡一教育的大师课内容,想查缺不漏的或者想了解前端原理的可以看看,如果感觉有收获可以收藏点赞支持一下原创。

1. 浏览器进程

关于进程和线程的区别就不多说了,可以把进程理解成一块独立的内存空间,线程就是在进程里面干活的人,其中领班就是主线程。但是这里有个浏览器任务管理器的知识点想提一下,通过浏览器的任务管理器可以查看每个单独打开的网页和使用的 插件占用了多少内存(不是操作系统的任务管理器,是浏览器的任务管理器啊
在这里插入图片描述
如何打开浏览器的任务管理器?有两种方式:

  1. chrome浏览器-设置-更多工具-任务管理器
  2. 360极速浏览器“打开任务管理器”快捷键是Shift+Esc

主要的进程(了解)

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(重点了解)
渲染进程启动后,会开启一个染主线程,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。

2. 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
  • 处理图层
  • 每秒把页面画 60 次(为保持动作连续性,比如滚动条就是不断重画页面实现的)
  • 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

为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些事情?我猜是为了保持数据一致性,减小切换线程开销

要处理这么多的任务,渲染主线程遇到了一个前所未有的难题:如何调度任务?
比如这个场景:主线程正在执行一个 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?答案是采用消息队列排队处理,处理过程如下,参考下图所示:
在这里插入图片描述

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。
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。这个任务处理的整个过程,被称之为事件循环(消息循环)。

3. 面试题:如何理解 JS 的异步?

懂了事件循环的原理就可以解释异步的逻辑了。代码在执行过程中,会遇到一些无法立即处理的任务,比如setTimeout计时完成后需要执行的任务或者网络通信完成后需要执行的任务,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」。所以主线程采用异步的思想,将其他任务放到消息队列,等主线程执行完再执行队列中的任务。

参考答案(多读几遍琢磨一下能复述大意):

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 等。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. JS为何会阻碍渲染?

<h1>You are awesome!</h1>
<button>change</button>
<script>var h1 = document.querySelector('h1');var btn = document.querySelector('button');// 死循环指定的时间function delay(duration) {var start = Date.now();while (Date.now() - start < duration) {}}btn.onclick = function () {h1.textContent = '你很帅!';delay(3000);};
</script>

看一下上述代码的逻辑,页面显示一段英文,点击“change”按钮字就变成了中文,那3秒的延迟发生在哪个阶段呢?执行发现点击按钮后要等3秒文字才会改变,跟你想的一样吗?
这里用事件循环的原理解释一下:首先主线程会顺序执行全局js代码(前两行变量定义、delay函数定义、调用交互线程监听onclick事件),然后一旦发生点击事件交互线程会把要执行的function放到消息队列中,待主线程空闲后执行这个function(改变文字内容并执行delay函数,这个任务本身改变了文字变量会产生一个绘制任务放入消息队列),等function中的两步都执行完(已经延迟了3秒)后再执行消息队列中的绘制任务,然后页面上的文字发生改变。

4. 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
随着浏览器的复杂度急剧提升,W3C 不再使用宏队列的说法,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(其他的不用管):

  1. 延时队列:用于存放计时器到达后的回调任务,优先级「中」
  2. 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」
  3. 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.then、MutationObserver
// 立即把一个函数添加到微队列
Promise.resolve().then(函数)

下面这个动图演示了微队列任务的处理过程,虽然做工粗糙,仍建议观看一遍。
在这里插入图片描述

5. 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,它开启一个无限 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。

6. JS 中的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。
  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 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。
  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,因此又带来了偏差(必答选项)。

其中第3点不用细究,来自浏览器源代码:
在这里插入图片描述

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