事件循环——message loop

1 浏览器的进程模型

1.1 进程

程序运行需要有它自己专属的内存空间，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，进程之前相互独立，即使要通信，也需要双方同意。比如：qq、微信、王者荣耀进程。

1.2 线程

有了进程之后就有了内存空间，就可以运行程序的代码了；运行代码的【人】称之为【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，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‘

浏览器内部工作及其复杂；
为了避免相互影响，为了减少连环奔溃的几率，当启动浏览器后，它会自动启动多个进程。
主要有三个进程：浏览器进程、网络进程、渲染进程；

• 浏览器进程
  主要负责界面显示、用户交互、子进程管理等等。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
  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。（后面可能会变，因为开很多标签页，会开很多进程，占用很多内存，可能会改成一个站点一个进程）；

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
• 布局
• 处理图层
• 每秒把页面画60次 （FPS 帧率）
• 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
• …

思考： 为什么渲染进程不适用于多个线程来处理这些事情？

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：

1. 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，我应该立即执行点击事件的处理函数吗？
2. 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，我应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？
4. …

渲染主线程想出了一个绝妙的主意来处理这个问题：排队

1. 最开始的时候，渲染主线程会进行一个无线循环
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个循环；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。

整个过程，被称之为事件循环（消息循环）。

3 若干解释

3.1 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

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；

渲染主线程承担着及其重要的工作，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；

如何理解 JS 的异步？

JS是一门单线程的语言，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地浪费时间，另一方面导致页面无法及时刷新，给用户造成卡死的现象。

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，比如计数器、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执行。

3.2 JS 为什么会阻塞渲染

3 秒后渲染新的 textContent

btn.onclick = function () {
    
    
  h1.textContent = 'hhh';
  delay(3000); // 死循环3秒
};

1.交互进程监听按钮点击

2.监听到按钮点击，将 fn 任务放入消息队列

3. 执行 fn任务

执行 fn：
h1.textContent = 'hhh'; 产生一个绘制任务，放入消息队列中；
delay(3000); 同步死循环；
将 “绘制任务” 放入主线程，执行绘制；

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；

W3C

• 每个任务都有一个任务类型，同一类型的任务必须在一个队列，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。
• 浏览器必须准备好一个微队列 microtask queue，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。

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；

Promise.resolve().then(函数);
// 立即将一个函数添加到微队列

浏览器还有很多其他的队列，由于和开发关系不大，不作考虑；

这里，举个例子。

setTimeout(function() {
    
    
  console.log(1);
}, 0);

console.log(2);

1. 将 fn 放入延时队列
   
2. 将交互队列任务移至主线程，执行任务 fn
   当主线程任务执行完成，首先查看优先级最高的微队列，发现微队列中没有任务；
   接着查看优先级高的交互队列，发现交互队列没有任务；
   紧接着查看延时队列，延时队列中有任务 fn，故将 fn 移入主线程。
   
   JS 的事件循环

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。

过去把消息队列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更高的优先级，必须优先调度执行。

JS 的计时器能做到精确计时吗？为什么？

不行；原因如下：

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。

总而言之，单线程 是 异步 产生的原因；
事件循环 是 异步 的实现方式。