從瀏覽器多進程到JS單線程,JS運行機制最全面的一次梳理

m_ytes18do 6年前發布 | 36K 次閱讀 多進程 JavaScript開發 JavaScript

前言

見解有限,如有描述不當之處,請幫忙及時指出,如有錯誤,會及時修正。

———-超長文+多圖預警,需要花費不少時間。———-

如果看完本文后,還對進程線程傻傻分不清,不清楚瀏覽器多進程、瀏覽器內核多線程、JS單線程、JS運行機制的區別。那么請回復我,一定是我寫的還不夠清晰,我來改。。。

———-正文開始———-

最近發現有不少介紹JS單線程運行機制的文章,但是發現很多都僅僅是介紹某一部分的知識,而且各個地方的說法還不統一,容易造成困惑。 因此準備梳理這塊知識點,結合已有的認知,基于網上的大量參考資料, 從瀏覽器多進程到JS單線程,將JS引擎的運行機制系統的梳理一遍。

展現形式:由于是屬于系統梳理型,就沒有由淺入深了,而是從頭到尾的梳理知識體系, 重點是將關鍵節點的知識點串聯起來,而不是僅僅剖析某一部分知識。

內容是:從瀏覽器進程,再到瀏覽器內核運行,再到JS引擎單線程,再到JS事件循環機制,從頭到尾系統的梳理一遍,擺脫碎片化,形成一個知識體系

目標是:看完這篇文章后,對瀏覽器多進程,JS單線程,JS事件循環機制這些都能有一定理解, 有一個知識體系骨架,而不是似懂非懂的感覺。

另外,本文適合有一定經驗的前端人員, 新手請規避 ,避免受到過多的概念沖擊。可以先存起來,有了一定理解后再看,也可以分成多批次觀看,避免過度疲勞。

大綱

  • 區分進程和線程

  • 瀏覽器是多進程的

    • 瀏覽器都包含哪些進程?

    • 瀏覽器多進程的優勢

    • 重點是瀏覽器內核(渲染進程)

    • Browser進程和瀏覽器內核(Renderer進程)的通信過程

    </li>
  • 梳理瀏覽器內核中線程之間的關系

    • GUI渲染線程與JS引擎線程互斥

    • JS阻塞頁面加載

    • WebWorker,JS的多線程?

    • WebWorker與SharedWorker

    • </ul> </li>
    • 簡單梳理下瀏覽器渲染流程

      • load事件與DOMContentLoaded事件的先后

      • css加載是否會阻塞dom樹渲染?

      • 普通圖層和復合圖層

      • </ul> </li>
      • 從Event Loop談JS的運行機制

        • 事件循環機制進一步補充

        • 單獨說說定時器

        • setTimeout而不是setInterval

        • </ul> </li>
        • 事件循環進階:macrotask與microtask

        • 寫在最后的話

        • </ul>

          區分進程和線程

          線程和進程區分不清,是很多新手都會犯的錯誤,沒有關系。這很正常。先看看下面這個形象的比喻:

          • 進程是一個工廠,工廠有它的獨立資源

          • 工廠之間相互獨立

          • 線程是工廠中的工人,多個工人協作完成任務

          • 工廠內有一個或多個工人

          • 工人之間共享空間</pre>

            再完善完善概念:

          • 工廠的資源 -> 系統分配的內存(獨立的一塊內存)

          • 工廠之間的相互獨立 -> 進程之間相互獨立

          • 多個工人協作完成任務 -> 多個線程在進程中協作完成任務

          • 工廠內有一個或多個工人 -> 一個進程由一個或多個線程組成

          • 工人之間共享空間 -> 同一進程下的各個線程之間共享程序的內存空間(包括代碼段、數據集、堆等)</pre>

            然后再鞏固下:

            如果是windows電腦中,可以打開任務管理器,可以看到有一個后臺進程列表。對,那里就是查看進程的地方,而且可以看到每個進程的內存資源信息以及cpu占有率。

            所以,應該更容易理解了: 進程是cpu資源分配的最小單位(系統會給它分配內存)

            最后,再用較為官方的術語描述一遍:

            • 進程是cpu資源分配的最小單位(是能擁有資源和獨立運行的最小單位)

            • 線程是cpu調度的最小單位(線程是建立在進程的基礎上的一次程序運行單位,一個進程中可以有多個線程)

            tips

            • 不同進程之間也可以通信,不過代價較大

            • 現在,一般通用的叫法: 單線程與多線程 ,都是指 在一個進程內 的單和多。(所以核心還是得屬于一個進程才行)

            瀏覽器是多進程的

            理解了進程與線程了區別后,接下來對瀏覽器進行一定程度上的認識:(先看下簡化理解)

            • 瀏覽器是多進程的

            • 瀏覽器之所以能夠運行,是因為系統給它的進程分配了資源(cpu、內存)

            • 簡單點理解,每打開一個Tab頁,就相當于創建了一個獨立的瀏覽器進程。

            關于以上幾點的驗證, 請再第一張圖

            圖中打開了 Chrome 瀏覽器的多個標簽頁,然后可以在 Chrome的任務管理器 中看到有多個進程(分別是每一個Tab頁面有一個獨立的進程,以及一個主進程)。 感興趣的可以自行嘗試下,如果再多打開一個Tab頁,進程正常會+1以上

            注意:在這里瀏覽器應該也有自己的優化機制,有時候打開多個tab頁后,可以在Chrome任務管理器中看到,有些進程被合并了 (所以每一個Tab標簽對應一個進程并不一定是絕對的)

            瀏覽器都包含哪些進程?

            知道了瀏覽器是多進程后,再來看看它到底包含哪些進程:(為了簡化理解,僅列舉主要進程)

            1. Browser進程:瀏覽器的主進程(負責協調、主控),只有一個。作用有

              • 負責瀏覽器界面顯示,與用戶交互。如前進,后退等

              • 負責各個頁面的管理,創建和銷毀其他進程

              • 將Renderer進程得到的內存中的Bitmap,繪制到用戶界面上

              • 網絡資源的管理,下載等

            2. 第三方插件進程:每種類型的插件對應一個進程,僅當使用該插件時才創建

            3. GPU進程:最多一個,用于3D繪制等

            4. 瀏覽器渲染進程(瀏覽器內核)(Renderer進程,內部是多線程的):默認每個Tab頁面一個進程,互不影響。主要作用為

              • 頁面渲染,腳本執行,事件處理等

            強化記憶: 在瀏覽器中打開一個網頁相當于新起了一個進程(進程內有自己的多線程)

            當然,瀏覽器有時會將多個進程合并(譬如打開多個空白標簽頁后,會發現多個空白標簽頁被合并成了一個進程),如圖

            另外,可以通過Chrome的 更多工具 -> 任務管理器 自行驗證

            瀏覽器多進程的優勢

            相比于單進程瀏覽器,多進程有如下優點:

            • 避免單個page crash影響整個瀏覽器

            • 避免第三方插件crash影響整個瀏覽器

            • 多進程充分利用多核優勢

            • 方便使用沙盒模型隔離插件等進程,提高瀏覽器穩定性

            簡單點理解: 如果瀏覽器是單進程,那么某個Tab頁崩潰了,就影響了整個瀏覽器,體驗有多差;同理如果是單進程,插件崩潰了也會影響整個瀏覽器;而且多進程還有其它的諸多優勢。。。

            當然,內存等資源消耗也會更大,有點空間換時間的意思。

            重點是瀏覽器內核(渲染進程)

            重點來了,我們可以看到,上面提到了這么多的進程,那么,對于普通的前端操作來說,最終要的是什么呢?答案是 渲染進程

            可以這樣理解,頁面的渲染,JS的執行,事件的循環,都在這個進程內進行。接下來重點分析這個進程

            請牢記,瀏覽器的渲染進程是多線程的(這點如果不理解, 請回頭看進程和線程的區分

            終于到了線程這個概念了:sob:,好親切。那么接下來看看它都包含了哪些線程(列舉一些主要常駐線程):

            1. GUI渲染線程

              • 負責渲染瀏覽器界面,解析HTML,CSS,構建DOM樹和RenderObject樹,布局和繪制等。

              • 當界面需要重繪(Repaint)或由于某種操作引發回流(reflow)時,該線程就會執行

              • 注意, GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的 ,當JS引擎執行時GUI線程會被掛起(相當于被凍結了),GUI更新會被保存在一個隊列中 等到JS引擎空閑時 立即被執行。

            2. JS引擎線程

              • 也稱為JS內核,負責處理Javascript腳本程序。(例如V8引擎)

              • JS引擎線程負責解析Javascript腳本,運行代碼。

              • JS引擎一直等待著任務隊列中任務的到來,然后加以處理,瀏覽器無論什么時候都只有一個JS線程在運行JS程序

              • 同樣注意, GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的 ,所以如果JS執行的時間過長,這樣就會造成頁面的渲染不連貫,導致頁面渲染加載阻塞。

            3. 事件觸發線程

              • 歸屬于瀏覽器而不是JS引擎,用來控制事件循環(可以理解,JS引擎自己都忙不過來,需要瀏覽器另開線程協助)

              • 當JS引擎執行代碼塊如setTimeOut時(也可來自瀏覽器內核的其他線程,如鼠標點擊、AJAX異步請求等),會將對應任務添加到事件線程中

              • 當對應的事件符合觸發條件被觸發時,該線程會把事件添加到待處理隊列的隊尾,等待JS引擎的處理

              • 注意,由于JS的單線程關系,所以這些待處理隊列中的事件都得排隊等待JS引擎處理(當JS引擎空閑時才會去執行)

            4. 定時觸發器線程

              • 傳說中的 setInternal 與 setTimeout 所在線程

              • 瀏覽器定時計數器并不是由JavaScript引擎計數的,(因為JavaScript引擎是單線程的, 如果處于阻塞線程狀態就會影響記計時的準確)

              • 因此通過單獨線程來計時并觸發定時(計時完畢后,添加到事件隊列中,等待JS引擎空閑后執行)

              • 注意,W3C在HTML標準中規定,規定要求setTimeout中低于4ms的時間間隔算為4ms。

            5. 異步http請求線程

              • 在XMLHttpRequest在連接后是通過瀏覽器新開一個線程請求

              • 將檢測到狀態變更時,如果設置有回調函數,異步線程就 產生狀態變更事件 ,將這個回調再放入事件隊列中。再由JavaScript引擎執行。

            看到這里,如果覺得累了,可以先休息下,這些概念需要被消化,畢竟后續將提到的事件循環機制就是基于 事件觸發線程 的,所以如果僅僅是看某個碎片化知識, 可能會有一種似懂非懂的感覺。要完成的梳理一遍才能快速沉淀,不易遺忘。放張圖鞏固下吧:

            再說一點,為什么JS引擎是單線程的?額,這個問題其實應該沒有標準答案,譬如,可能僅僅是因為由于多線程的復雜性,譬如多線程操作一般要加鎖,因此最初設計時選擇了單線程。。。

            Browser進程和瀏覽器內核(Renderer進程)的通信過程

            看到這里,首先,應該對瀏覽器內的進程和線程都有一定理解了,那么接下來,再談談瀏覽器的Browser進程(控制進程)是如何和內核通信的, 這點也理解后,就可以將這部分的知識串聯起來,從頭到尾有一個完整的概念。

            如果自己打開任務管理器,然后打開一個瀏覽器,就可以看到: 任務管理器中出現了兩個進程(一個是主控進程,一個則是打開Tab頁的渲染進程) , 然后在這前提下,看下整個的過程:(簡化了很多)

            • Browser進程收到用戶請求,首先需要獲取頁面內容(譬如通過網絡下載資源),隨后將該任務通過RendererHost接口傳遞給Render進程

            • Renderer進程的Renderer接口收到消息,簡單解釋后,交給渲染線程,然后開始渲染

              • 渲染線程接收請求,加載網頁并渲染網頁,這其中可能需要Browser進程獲取資源和需要GPU進程來幫助渲染

              • 當然可能會有JS線程操作DOM(這樣可能會造成回流并重繪)

              • 最后Render進程將結果傳遞給Browser進程

              </li>
            • Browser進程接收到結果并將結果繪制出來

            • </ul>

              這里繪一張簡單的圖:(很簡化)

              看完這一整套流程,應該對瀏覽器的運作有了一定理解了,這樣有了知識架構的基礎后,后續就方便往上填充內容。

              這塊再往深處講的話就涉及到瀏覽器內核源碼解析了,不屬于本文范圍。

              如果這一塊要深挖,建議去讀一些瀏覽器內核源碼解析文章,或者可以先看看參考下來源中的第一篇文章,寫的不錯

              梳理瀏覽器內核中線程之間的關系

              到了這里,已經對瀏覽器的運行有了一個整體的概念,接下來,先簡單梳理一些概念

              GUI渲染線程與JS引擎線程互斥

              由于JavaScript是可操縱DOM的,如果在修改這些元素屬性同時渲染界面(即JS線程和UI線程同時運行),那么渲染線程前后獲得的元素數據就可能不一致了。

              因此為了防止渲染出現不可預期的結果,瀏覽器設置GUI渲染線程與JS引擎為互斥的關系,當JS引擎執行時GUI線程會被掛起, GUI更新則會被保存在一個隊列中等到JS引擎線程空閑時立即被執行。

              JS阻塞頁面加載

              從上述的互斥關系,可以推導出,JS如果執行時間過長就會阻塞頁面。

              譬如,假設JS引擎正在進行巨量的計算,此時就算GUI有更新,也會被保存到隊列中,等待JS引擎空閑后執行。 然后,由于巨量計算,所以JS引擎很可能很久很久后才能空閑,自然會感覺到巨卡無比。

              所以,要盡量避免JS執行時間過長,這樣就會造成頁面的渲染不連貫,導致頁面渲染加載阻塞的感覺。

              WebWorker,JS的多線程?

              前文中有提到JS引擎是單線程的,而且JS執行時間過長會阻塞頁面,那么JS就真的對cpu密集型計算無能為力么?

              所以,后來HTML5中支持了 Web Worker 。

              MDN的官方解釋是:

              Web Worker為Web內容在后臺線程中運行腳本提供了一種簡單的方法。線程可以執行任務而不干擾用戶界面

            一個worker是使用一個構造函數創建的一個對象(e.g. Worker()) 運行一個命名的JavaScript文件

            這個文件包含將在工作線程中運行的代碼; workers 運行在另一個全局上下文中,不同于當前的window

            因此,使用 window快捷方式獲取當前全局的范圍 (而不是self) 在一個 Worker 內將返回錯誤</pre>

            這樣理解下:

            • 創建Worker時,JS引擎向瀏覽器申請開一個子線程(子線程是瀏覽器開的,完全受主線程控制,而且不能操作DOM)

            • JS引擎線程與worker線程間通過特定的方式通信(postMessage API,需要通過序列化對象來與線程交互特定的數據)

            所以,如果有非常耗時的工作,請單獨開一個Worker線程,這樣里面不管如何翻天覆地都不會影響JS引擎主線程, 只待計算出結果后,將結果通信給主線程即可,perfect!

            而且注意下, JS引擎是單線程的 ,這一點的本質仍然未改變,Worker可以理解是瀏覽器給JS引擎開的外掛,專門用來解決那些大量計算問題。

            其它,關于Worker的詳解就不是本文的范疇了,因此不再贅述。

            WebWorker與SharedWorker

            既然都到了這里,就再提一下 SharedWorker (避免后續將這兩個概念搞混)

            • WebWorker只屬于某個頁面,不會和其他頁面的Render進程(瀏覽器內核進程)共享

              • 所以Chrome在Render進程中(每一個Tab頁就是一個render進程)創建一個新的線程來運行Worker中的JavaScript程序。
              </li>
            • SharedWorker是瀏覽器所有頁面共享的,不能采用與Worker同樣的方式實現,因為它不隸屬于某個Render進程,可以為多個Render進程共享使用

              • 所以Chrome瀏覽器為SharedWorker單獨創建一個進程來運行JavaScript程序,在瀏覽器中每個相同的JavaScript只存在一個SharedWorker進程,不管它被創建多少次。
              • </ul> </li> </ul>

                看到這里,應該就很容易明白了,本質上就是進程和線程的區別。SharedWorker由獨立的進程管理,WebWorker只是屬于render進程下的一個線程

                簡單梳理下瀏覽器渲染流程

                本來是直接計劃開始談JS運行機制的,但想了想,既然上述都一直在談瀏覽器,直接跳到JS可能再突兀,因此,中間再補充下瀏覽器的渲染流程(簡單版本)

                為了簡化理解,前期工作直接省略成:(要展開的或完全可以寫另一篇超長文)

                • 瀏覽器輸入url,瀏覽器主進程接管,開一個下載線程, 然后進行 http請求(略去DNS查詢,IP尋址等等操作),然后等待響應,獲取內容, 隨后將內容通過RendererHost接口轉交給Renderer進程

                • 瀏覽器渲染流程開始</pre>

                  瀏覽器器內核拿到內容后,渲染大概可以劃分成以下幾個步驟:

                  1. 解析html建立dom樹

                  2. 解析css構建render樹(將CSS代碼解析成樹形的數據結構,然后結合DOM合并成render樹)

                  3. 布局render樹(Layout/reflow),負責各元素尺寸、位置的計算

                  4. 繪制render樹(paint),繪制頁面像素信息

                  5. 瀏覽器會將各層的信息發送給GPU,GPU會將各層合成(composite),顯示在屏幕上。

                  所有詳細步驟都已經略去,渲染完畢后就是 load 事件了,之后就是自己的JS邏輯處理了

                  既然略去了一些詳細的步驟,那么就提一些可能需要注意的細節把。

                  load事件與DOMContentLoaded事件的先后

                  上面提到,渲染完畢后會觸發 load 事件,那么你能分清楚 load 事件與 DOMContentLoaded 事件的先后么?

                  很簡單,知道它們的定義就可以了:

                  • 當 DOMContentLoaded 事件觸發時,僅當DOM加載完成,不包括樣式表,圖片。 (譬如如果有async加載的腳本就不一定完成)

                  • 當 onload 事件觸發時,頁面上所有的DOM,樣式表,腳本,圖片都已經加載完成了。 (渲染完畢了)

                  所以,順序是: DOMContentLoaded -> load

                  css加載是否會阻塞dom樹渲染?

                  這里說的是頭部引入css的情況

                  首先,我們都知道: css是由單獨的下載線程異步下載的。

                  然后再說下幾個現象:

                  • css加載不會阻塞DOM樹解析(異步加載時DOM照常構建)

                  • 但會阻塞render樹渲染(渲染時需等css加載完畢,因為render樹需要css信息)

                  這可能也是瀏覽器的一種優化機制。

                  因為你加載css的時候,可能會修改下面DOM節點的樣式, 如果css加載不阻塞render樹渲染的話,那么當css加載完之后, render樹可能又得重新重繪或者回流了,這就造成了一些沒有必要的損耗。 所以干脆就先把DOM樹的結構先解析完,把可以做的工作做完,然后等你css加載完之后, 在根據最終的樣式來渲染render樹,這種做法性能方面確實會比較好一點。

                  普通圖層和復合圖層

                  渲染步驟中就提到了 composite 概念。

                  可以簡單的這樣理解,瀏覽器渲染的圖層一般包含兩大類: 普通圖層 以及 復合圖層

                  首先,普通文檔流內可以理解為一個復合圖層(這里稱為 默認復合層 ,里面不管添加多少元素,其實都是在同一個復合圖層中)

                  其次,absolute布局(fixed也一樣),雖然可以脫離普通文檔流,但它仍然屬于 默認復合層 。

                  然后,可以通過 硬件加速 的方式,聲明一個 新的復合圖層 ,它會單獨分配資源 (當然也會脫離普通文檔流,這樣一來,不管這個復合圖層中怎么變化,也不會影響 默認復合層 里的回流重繪)

                  可以簡單理解下: GPU中,各個復合圖層是單獨繪制的,所以互不影響 ,這也是為什么某些場景硬件加速效果一級棒

                  可以 Chrome源碼調試 -> More Tools -> Rendering -> Layer borders 中看到,黃色的就是復合圖層信息

                  如下圖。可以驗證上述的說法

                  如何變成復合圖層(硬件加速)

                  將該元素變成一個復合圖層,就是傳說中的硬件加速技術

                  • 最常用的方式: translate3d 、 translateZ

                  • opacity 屬性/過渡動畫(需要動畫執行的過程中才會創建合成層,動畫沒有開始或結束后元素還會回到之前的狀態)

                  • will-chang 屬性(這個比較偏僻),一般配合opacity與translate使用(而且經測試,除了上述可以引發硬件加速的屬性外,其它屬性并不會變成復合層), 作用是提前告訴瀏覽器要變化,這樣瀏覽器會開始做一些優化工作(這個最好用完后就釋放)

                  • <video><iframe><canvas><webgl> 等元素

                  • 其它,譬如以前的flash插件

                  absolute和硬件加速的區別

                  可以看到,absolute雖然可以脫離普通文檔流,但是無法脫離默認復合層。 所以,就算absolute中信息改變時不會改變普通文檔流中render樹, 但是,瀏覽器最終繪制時,是整個復合層繪制的,所以absolute中信息的改變,仍然會影響整個復合層的繪制。 (瀏覽器會重繪它,如果復合層中內容多,absolute帶來的繪制信息變化過大,資源消耗是非常嚴重的)

                  而硬件加速直接就是在另一個復合層了(另起爐灶),所以它的信息改變不會影響默認復合層 (當然了,內部肯定會影響屬于自己的復合層),僅僅是引發最后的合成(輸出視圖)

                  復合圖層的作用?

                  一般一個元素開啟硬件加速后會變成復合圖層,可以獨立于普通文檔流中,改動后可以避免整個頁面重繪,提升性能

                  但是盡量不要大量使用復合圖層,否則由于資源消耗過度,頁面反而會變的更卡

                  硬件加速時請使用index

                  使用硬件加速時,盡可能的使用index,防止瀏覽器默認給后續的元素創建復合層渲染

                  具體的原理時這樣的: webkit CSS3中,如果這個元素添加了硬件加速,并且index層級比較低, 那么在這個元素的后面其它元素(層級比這個元素高的,或者相同的,并且releative或absolute屬性相同的), 會默認變為復合層渲染,如果處理不當會極大的影響性能

                  簡單點理解,其實可以認為是一個隱式合成的概念: 如果a是一個復合圖層,而且b在a上面,那么b也會被隱式轉為一個復合圖層 ,這點需要特別注意

                  另外,這個問題可以在這個地址看到重現(原作者分析的挺到位的,直接上鏈接):

                  http://web.jobbole.com/83575/

                  從Event Loop談JS的運行機制

                  到此時,已經是屬于瀏覽器頁面初次渲染完畢后的事情,JS引擎的一些運行機制分析。

                  注意,這里不談 可執行上下文 , VO , scop chain 等概念(這些完全可以整理成另一篇文章了),這里主要是結合 Event Loop 來談JS代碼是如何執行的。

                  讀這部分的前提是已經知道了JS引擎是單線程,而且這里會用到上文中的幾個概念:(如果不是很理解,可以回頭溫習)

                  • JS引擎線程

                  • 事件觸發線程

                  • 定時觸發器線程

                  然后再理解一個概念:

                  • JS分為同步任務和異步任務

                  • 同步任務都在主線程上執行,形成一個 執行棧

                  • 主線程之外, 事件觸發線程 管理著一個 任務隊列 ,只要異步任務有了運行結果,就在 任務隊列 之中放置一個事件。

                  • 一旦 執行棧 中的所有同步任務執行完畢(此時JS引擎空閑),系統就會讀取 任務隊列 ,將可運行的異步任務添加到可執行棧中,開始執行。

                  看圖:

                  看到這里,應該就可以理解了:為什么有時候setTimeout推入的事件不能準時執行?因為可能在它推入到事件列表時,主線程還不空閑,正在執行其它代碼, 所以自然有誤差。

                  事件循環機制進一步補充

                  這里就直接引用一張圖片來協助理解:(參考自Philip Roberts的演講《 Help, I’m stuck in an event-loop 》)

                  上圖大致描述就是:

                  • 主線程運行時會產生執行棧, 棧中的代碼調用某些api時,它們會在事件隊列中添加各種事件(當滿足觸發條件后,如ajax請求完畢)

                  • 而棧中的代碼執行完畢,就會讀取事件隊列中的事件,去執行那些回調

                  • 如此循環

                  • 注意,總是要等待棧中的代碼執行完畢后才會去讀取事件隊列中的事件

                  單獨說說定時器

                  上述事件循環機制的核心是:JS引擎線程和事件觸發線程

                  但事件上,里面還有一些隱藏細節,譬如調用 setTimeout 后,是如何等待特定時間后才添加到事件隊列中的?

                  是JS引擎檢測的么?當然不是了。它是由 定時器線程 控制(因為JS引擎自己都忙不過來,根本無暇分身)

                  為什么要單獨的定時器線程?因為JavaScript引擎是單線程的, 如果處于阻塞線程狀態就會影響記計時的準確,因此很有必要單獨開一個線程用來計時。

                  什么時候會用到定時器線程? 當使用 setTimeout 或 setInterval 時 ,它需要定時器線程計時,計時完成后就會將特定的事件推入事件隊列中。

                  譬如:

                  setTimeout(function(){
                    console.log('hello!');
                  }, 1000);

                  這段代碼的作用是當 1000 毫秒計時完畢后(由定時器線程計時),將回調函數推入事件隊列中,等待主線程執行

                  setTimeout(function(){
                    console.log('hello!');
                  }, 0);

                console.log('begin');</pre>

                這段代碼的效果是最快的時間內將回調函數推入事件隊列中,等待主線程執行

                注意:

                • 執行結果是:先 begin 后 hello!

                • 雖然代碼的本意是0毫秒后就推入事件隊列,但是W3C在HTML標準中規定,規定要求setTimeout中低于4ms的時間間隔算為4ms。 (不過也有一說是不同瀏覽器有不同的最小時間設定)

                • 就算不等待4秒,就算假設0毫秒就推入事件隊列,也會先執行 begin (因為只有可執行棧內空了后才會主動讀取事件隊列)

                setTimeout而不是setInterval

                用setTimeout模擬定期計時和直接用setInterval是有區別的。

                因為每次setTimeout計時到后就會去執行,然后執行一段時間后才會繼續setTimeout,中間就多了誤差 (誤差多少與代碼執行時間有關)

                而setInterval則是每次都精確的隔一段時間推入一個事件 (但是,事件的實際執行時間不一定就準確,還有可能是這個事件還沒執行完畢,下一個事件就來了)

                而且setInterval有一些比較致命的問題就是:

                • 累計效應(上面提到的),如果setInterval代碼在(setInterval)再次添加到隊列之前還沒有完成執行, 就會導致定時器代碼連續運行好幾次,而之間沒有間隔。 就算正常間隔執行,多個setInterval的代碼執行時間可能會比預期小(因為代碼執行需要一定時間)

                • 譬如像iOS的webview,或者Safari等瀏覽器中都有一個特點, 在滾動的時候是不執行JS的 , 如果使用了setInterval,會發現在滾動結束后會執行多次由于滾動不執行JS積攢回調, 如果回調執行時間過長,就會非常容器造成卡頓問題和一些不可知的錯誤

                • 而且把瀏覽器最小化顯示等操作時,setInterval并不是不執行程序, 它會把setInterval的回調函數放在隊列中,等瀏覽器窗口再次打開時,一瞬間全部執行時

                所以,鑒于這么多但問題,目前一般認為的最佳方案是: 用setTimeout模擬setInterval,或者特殊場合直接用requestAnimationFrame

                事件循環進階:macrotask與microtask

                這段參考了參考來源中的第2篇文章(英文版的),(加了下自己的理解重新描述了下), 強烈推薦有英文基礎的同學直接觀看原文,作者描述的很清晰,示例也很不錯,如下:

                https://jakearchibald.com/2015/tasks-microtasks-queues-and-schedules/

                上文中將JS事件循環機制梳理了一遍,在ES5的情況是夠用了,但是在ES6盛行的現在,仍然會遇到一些問題,譬如下面這題:

                console.log('script start');

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

                Promise.resolve().then(function() { console.log('promise1'); }).then(function() { console.log('promise2'); });

                console.log('script end');</pre>

                嗯哼,它的正確執行順序是這樣子的:

                script start
                script end
                promise1
                promise2
                setTimeout

                為什么呢?因為Promise里有了一個一個新的概念: microtask

                或者,進一步,JS中分為兩種任務類型: macrotask 和 microtask ,在ECMAScript中,microtask稱為 jobs ,macrotask可稱為 task

                它們的定義?區別?簡單點可以按如下理解:

                • macrotask(又稱之為宏任務),可以理解是每次執行棧執行的代碼就是一個宏任務(包括每次從事件隊列中獲取一個事件回調并放到執行棧中執行)

                  • 每一個task會從頭到尾將這個任務執行完畢,不會執行其它

                  • 瀏覽器為了能夠使得JS內部task與DOM任務能夠有序的執行,會在一個task執行結束后,在下一個 task 執行開始前,對頁面進行重新渲染 ( task->渲染->task->... )

                  </li>
                • microtask(又稱為微任務),可以理解是在當前 task 執行結束后立即執行的任務

                  • 也就是說,在當前task任務后,下一個task之前,在渲染之前

                  • 所以它的響應速度相比setTimeout(setTimeout是task)會更快,因為無需等渲染

                  • 也就是說,在某一個macrotask執行完后,就會將在它執行期間產生的所有microtask都執行完畢(在渲染前)

                  • </ul> </li> </ul>

                    分別很么樣的場景會形成macrotask和microtask呢?

                    • macrotask:主代碼塊,setTimeout,setInterval等(可以看到,事件隊列中的每一個事件都是一個macrotask)

                    • microtask:Promise,process.nextTick等

                    再根據線程來理解下:

                    • macrotask中的事件都是放在一個事件隊列中的,而這個隊列由 事件觸發線程 維護

                    • microtask中的所有微任務都是添加到微任務隊列(Job Queues)中,等待當前macrotask執行完畢后執行,而這個隊列由 JS引擎線程維護 (這點由自己理解+推測得出,因為它是在主線程下無縫執行的)

                    所以,總結下運行機制:

                    • 執行一個宏任務(棧中沒有就從事件隊列中獲取)

                    • 執行過程中如果遇到微任務,就將它添加到微任務的任務隊列中

                    • 宏任務執行完畢后,立即執行當前微任務隊列中的所有微任務(依次執行)

                    • 當前宏任務執行完畢,開始檢查渲染,然后GUI線程接管渲染

                    • 渲染完畢后,JS線程繼續接管,開始下一個宏任務(從事件隊列中獲取)

                    如圖:

                    另外,請注意下 Promise 的 polyfill 與官方版本的區別:

                    • 官方版本中,是標準的microtask形式

                    • polyfill,一般都是通過setTimeout模擬的,所以是macrotask形式(目前沒見過有能直接模擬microtask,如果確實有,后續會修改這部分)

                    • 請特別注意這兩點區別

                    注意,有一些瀏覽器執行結果不一樣(因為它們可能把microtask當成macrotask來執行了), 但是為了簡單,這里不描述一些不標準的瀏覽器下的場景(但記住,有些瀏覽器可能并不標準)

                    寫在最后的話

                    看到這里,不知道對JS的運行機制是不是更加理解了,從頭到尾梳理,而不是就某一個碎片化知識應該是會更清晰的吧?

                    同時,也應該注意到了JS根本就沒有想象的那么簡單,前端的知識也是無窮無盡,層出不窮的概念、N多易忘的知識點、各式各樣的框架、 底層原理方面也是可以無限的往下深挖,然后你就會發現,你知道的太少了。。。

                    另外,本文也打算先告一段落,其它的,如JS詞法解析,可執行上下文以及VO等概念就不繼續在本文中寫了,后續可以考慮另開新的文章。

                    最后,喜歡的話,就請給個贊吧!

                    附錄

                    博客

                    初次發布 2018.01.21 于我個人博客上面

                    http://www.dailichun.com/2018/01/21/js_singlethread_eventloop.html

                    參考資料

                     

                    來自:https://dailc.github.io/2018/01/21/js_singlethread_eventloop.html

                     

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