浏览器的进程模型

浏览器的进程模型

进程: 程序运行需要自己专属的内存空间, 可以将进程简单理解为这块内存空间
每个应用至少有一个进程, 进程之间相互独立

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, 该线程称之为主线程

浏览器的进程

浏览器是一个多进程多线程的应用程序

最主要的进程

  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, 浏览器会为每一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

渲染进程如何工作

处理的任务:
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

渲染进程调度任务的方法 : 排队

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事件循环

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。

异步

在代码执行过程中, 会遇到一些无法立即处理的任务
比如

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2
3
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

如果让渲染主线程等待这些任务的时机到达, 就会导致主线程长期处于阻塞状态, 从而导致浏览器卡死

采用异步处理, 渲染主线程永不阻塞

主线程：只负责执行代码、渲染 UI（像一个大管家）。
子线程完全受控于主线程，且完全不能操作 DOM。

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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

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
这样依赖, 一方面会导致繁忙的主线程白白的消耗事件, 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, 将实现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程运行

举例
如果js是多线程的, 可以允许多个线程同时执行代码并操作同一个DOM节点

对于一个网页, 加入浏览器开启了两个线程来处理页面逻辑

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2
线程 A：想要在一个 div 标签下面添加一段文字。
线程 B：同时想要删除这个 div 标签。

浏览器该听谁的？

  • 如果先删除了，线程 A 就无法添加文字，程序可能会报错崩溃。
  • 如果先添加了，紧接着又被删除了，那是白费功夫。
  • 如果两个指令同时到达，浏览器可能会渲染出一个“幽灵节点”或者直接导致渲染引擎崩溃。

为了避免这种竞态条件（Race Condition），多线程语言通常需要使用“锁（Lock）”机制。但在网页 UI 编程中，引入复杂的锁机制会让编码变得极度困难，且容易导致页面“卡死”（死锁）。

任务有优先级吗

任务没有优先级, 在消息队列中先进先出
但消息队列有优先级

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，重要
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：

1
2
//立即把一个函数添加到微队列
Promise.resolve().then(函数)

面试题

JS 的事件循环

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核实的时候将任务加入到了队列末尾即可
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 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, 不同的任务可以属于不同的队列. 不同任务队列有不同的有优先级 ,
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 *

JS中的计时器能做到精确计时吗

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 毫秒的最少事件, 这样在计时事件少于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