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浏览器的进程模型

何为进程？

  • 程序运行需要有它自己的内存空间，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，即使要通讯，也需要双方同意

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何为线程？

  • 一个进程至少有一个线程，进程开启后会自动创建一个线程来运行代码，这个线程叫主 线程，主线程结束，则进程结束。
  • 如果程序想同时执行多块代码，主线程会启动更多的线程来执行代码，所以一个进程可 以有多个线程。

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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

  • 为了避免相互影响，减少连环崩溃的几率，他会自动启动多个进程。 1677070303512.png

浏览器右上角三个点那里的更多工具打开任务管理器：

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每打开一个标签页就会开启一个渲染线程，尝试多打开一个标签页，任务管理器会多一 个线程。

  • 主要有下面三个：
  • 浏览器进程：主要负责界面显示(是指浏览器窗体那些界面的交互，而非标签页面内容 )，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。 image.png
  • 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处理不同的任务。
  • 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，浏览器会为每个标签页开启一个新的渲染进程，以保证不同的标签页之前 不互相影响（以后浏览器可能会改变这种方式，为了减少进程的数量，在寻求的方案比 如一个站点开辟一个进程）

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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(FPS)
  • 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
  • ......

为何只能有一个渲染主线程？比如正在执行一个 js 函数去修改页面，定时器的任务也到达 了时间，那么应该执行哪个？同时执行的话，修改了同一个地方如何选择。

*一个渲染进程只能一个渲染主进程，使用消息队列来调度任务，

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  • 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
  • 其它所有线程（包括其它进程的线程，比如点击事件，计时器的回调函数等）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拿取任务执行。

若干解释

何为异步？

代码执行过程中，会遇到一些无法立即执行的任务，比如：

  • 计时完成后需要执行的任务 -- setTimeout、setInterval
  • 网络通讯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

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面试题：如何理解 JS 的异步？

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。
渲染主线程承担着诸多任务，比如渲染页面、执行 JS 、解析 CSS
如果使 用同步的方式，就极有可能会导致主线程的阻塞，从而导致消息队列的很多其它任务无法执 行，页面无法及时更新，给用户造成卡死现象。
所以浏览器使用异步的方式避免，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它线程处 理，自身立即结束此任务的执行，转而执行后续代码。当其它线程完成此任务时，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，等待主线程的调度执行。
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执行。

js 为何会阻碍渲染？

渲染主线程只有一个，js 的执行与渲染都在主线程中，两者无法同时执行。react 的 fiber 就是为了解决此问题

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任务有优先级吗？

任务没有优先级，消息队列有优先级，消息队列会有多种，随着浏览器的复杂度急剧提 升，W3C 将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
  • 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它任务执行

在目前 chrome 的实现中，至少包含了下面队列， 微队列 > 交互队列 > 延时队列

  • 微队列：用户存放需要最快执行的任务，优先级最高 (Promise、MutationObserver)
  • 交互队列：用户存放用户操作后产生的事件处理任务，浏览器认为用户的操作必须及时响 应，优先级高 (addEventListener)
  • 延时队列：用户存放计时器到达后的回调任务，优先级中 (setTimeout、setInterval)

几道题加深理解 

setTimeout(()=>{
    console.log(1) // 交给计时线程，等待添加到延时队列
}，0)
console.log(2)  // 执行完后执行延时队列中的任务

结果：输入 2，1

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function delay(duration){
    var start = Date.now();
    while (Date.now() - start < duration){}
}

setTimeout(()=>{
    console.log(1) // 交给计时线程，等待添加到延时队列
},0)

delay(1000) // 阻塞主线程一秒

console.log(2) // 输出 2，由于阻塞一秒后，计时线程已经把任务计时完成加到延时队列了，所以输出 2 后立即输出 1

结果：等待一秒后，同时输出 2，1

image.png

setTimeout(()=>{
    console.log(1) // 交给计时线程，等待添加到延时队列
},0)

Promise.resolve().then(()=>{
    console.log(2)  // 立即添加到微队列，微队列优先级高于延时队列
})

console.log(3)  // 全局任务

结果：输出 3,2,1

image.png

// 只是定义，还未执行哈
function a(){
    console.log(1)
    Promise.resolve().then(()=>{
     console.log(2)
    })
}

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

Promise.resolve().then(()=>{
     console.log(4)  // 立即添加到微队列，微队列优先级高于延时队列
})

console.log(5) // 全局

结果：5，4，3，1，2

总结

什么是事件循环？

  • 事件循环又叫消息循环，是浏览器渲染主线程的工作方式
  • 在 Chrome 的源码中，它会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，其它线程只需要在合适的时候将任务加到队列末尾即可
  • 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 同任务可以属于不同队列。
    • 不同任务有不同的优先级，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 。

JS 中的计时器能做到精确计时吗？

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 毫秒又带来了偏差 image.png

image.png

  • 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，时间到了也未必会立即 执行，所以又带了偏差

单线程是异步产生的原因，事件循环是异步的实现方式