浏览器事件循环详解

1. 浏览器的进程模型

1.1. 何为进程？

程序运行需要有它自己的专属内存空间，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，即使要通信，也需要双方同意。

1.2. 何为线程？

有了进程之后，就可以运行程序的代码了。

运行代码的对象称之为线程。

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。

如果程序需要同时执行多块代码，主线程就会启动更多的线程代码来执行代码，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。

为了避免相互影响，为了减少连环崩溃的机率，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所有的进程。

其中，最主要的进程有：

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

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，浏览器会为每个渲染进程开启一个新渲染进程，以保证不同的标签页之间不相互影响。

将来该默认模式可能会有所改变，换成一个域名一个渲染进程。

2. 渲染主线程是如何工作的？

渲染进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：

1. 解析HTML

2. 解析CSS

3. 计算样式

4. 布局

5. 处理图层

6. 每秒把页面画60次

7. 执行全局JS代码

8. 执行事件处理函数

9. 执行计时器的回调函数

……

思考题：为什么渲染进程不适用多个线程来处理这个事情？

要处理这么多的任务，主线程遇到了一个前所未有的任务，如何调度任务？

比如：

1. 正在执行一个JS函数，执行到一半的时候用户点击了按钮，我该立即执行点击事件的处理函数吗？

2. 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？

3. 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？

……

渲染进程想出了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死循环；

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，执行完一个后进入一下次循环；如果没有，则进入休眠状态；

3. 其他所有线程（也包括其他进程和线程），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，则会将其唤醒继续循环拿取任务；

这样一来，就可以让每个任务有条不紊、持续的进行下去了。

整个过程，被称之为事件寻循环，也叫做消息循环。

3. 相关名词解释

3.1. 何为异步？

代码在执行的过程中，会遇到一些无法立即处理的任务，比如：

1. 计时完成后需要执行的任务，setTimeout、setInterval；

2. 网络通信完成后需要执行的代码，XHR、Fetch；

3. 用户操作完成后需要执行的任务，addEventListener；

如果让渲染主线程等待这些任务的时机达到，就会导致主线程长期处于阻塞状态，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。

使用异步的方式，渲染主线程永不阻塞。

3.2. JS为何会阻碍渲染？


<!doctype html>
<html lang="en">
    <body>
        <h1>越陌度阡</h1>
        <button>更改内容</button>

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

            button.addEventListener('click', function () {
                h1.textContent = '求关注'
                delay(2000)
            })

            // 死循环的时间
            function delay(duration) {
                const start = Date.now()
                while (Date.now() - start < duration) {}
            }
        </script>
    </body>
</html>

点击按钮，会发生什么呢？

首先，页面内容需要重新绘制才会更新。

1. 当全局 JS 执行到绑定事件时，会通知交互线程来处理，当某个时间用户点击后，会将函数包装为任务发送给消息队列；

2. 当函数执行时，会创建1个绘制任务重新渲染，接着死循环 2秒后，此时函数才执行完成，完成后渲染主线程再去消息队列中看有没有新的任务；

这就是同步 JS会阻塞渲染的原因。

3.3. 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：

1. 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；

2. 浏览器必须准备好一个队列，微队列中的任务优先所有其他任务执行；

随着浏览器的复杂度急剧提升，W3C不再使用宏队列的说法。

在目前的 Chrome 的实现中，至少包含了下面的队列：

1. 延时队列：用于存放计时器到达后的回调任务，优先级中等；

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；

添加任务到微队列主要是使用Promise、MutationObserver

例如：立即把函数添加到微队列。

Promise.resolve().then(函数)

浏览器还有很多其也的队列，和开发的关系不大，不作考虑。

队列优先级相关测试：

案例1：

setTimeout(() => {
    console.log(1)
}, 0)
console.log(2)

// 2
// 1

案例2：

function a() {
    console.log(1)
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log(2)
    })
}

setTimeout(() => {
    console.log(3)
    Promise.resolve().then(a)
}, 0)

Promise.resolve().then(function () {
    console.log(4)
})

console.log(5)

// 5
// 4
// 3
// 1
// 2

案例3：

function a() {
    console.log(1)
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log(2)
    })
}

setTimeout(() => {
    console.log(3)
}, 0)

Promise.resolve().then(a)

console.log(5)

// 5
// 1
// 2
// 3