浅谈浏览器架构、单线程js、事件循环、消息队列、宏任务和微任务 #228
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浅谈Chrome架构浏览器可以是哪种架构？浏览器本质上也是一个软件，它运行于操作系统之上，一般来说会在特定的一个端口开启一个进程去运行这个软件，开启进程之后，计算机为这个进程分配CPU资源、运行时内存，磁盘空间以及网络资源等等，通常会为其指定一个PID来代表它。 先来看看我的机器上运行的微信和Chrome的进程详情：
如果自己设计一个浏览器，浏览器可以是那种架构呢？
如果浏览器单进程架构的话，需要在一个进程内做到网络、调度、UI、存储、GPU、设备、渲染、插件等等任务，通常来说可以为每个任务开启一个线程，形成单进程多线程的浏览器架构。 但是由于这些功能的日益复杂，例如将网络，存储，UI放在一个线程中的话，执行效率和性能越来越地下，不能再向下拆分出类似“线程”的子空间。 因此，为了逐渐强化浏览器的功能，于是产生了多进程架构的浏览器，可以将网络、调度、UI、存储、GPU、设备、渲染、插件等等任务分配给多个单独的进程，在每一个单独的进程内，又可以拆分出多个子线程，极大程度地强化了浏览器。 如何理解Chrome的多进程架构？Chrome作为浏览器届里的一哥，他也是多进程IPC架构的。 Chrome多进程架构主要包括以下4个进程：
Chrome 多进程架构的优缺点
Chrome多进程架构实锤图 前端最核心的渲染（Renderer）进程包含哪些线程？
渲染进程主要包括4个线程：
渲染进程的主线程知识点：
渲染进程的主线程细节可以查阅Chrome官方的博客：Inside look at modern web browser (part 3)和Rendering Performance 渲染进程的合成线程知识点：
下面来看下主线程、合成线程和光栅线程一起作用的过程 图片引自Chrome官方博客：Inside look at modern web browser (part 3) |
浅谈单线程jsjs引擎图
什么是单线程js？如果仔细阅读过第一部分“谈谈浏览器架构”的话，这个答案其实已经非常显而易见了。 那么Chrome中JavaScript运行的位置在哪里呢？ 渲染进程（Renderer Process）中的主线程（Main Thread） 单线程js属于浏览器的哪个进程？单线程的js -> 主线程（Main Thread）-> 渲染进程（Renderer Process） js为什么要设计成单线程的？其实更为严谨的表述是：“浏览器中的js执行和UI渲染是在一个线程中顺序发生的。” 这是因为在渲染进程的主线程在解析HTML生成DOM树的过程中，如果此时执行JS，主线程会主动暂停解析HTML，先去执行JS，等JS解析完成后，再继续解析HTML。 那么为什么要“主线程会主动暂停解析HTML，先去执行JS，再继续解析HTML呢”？ 这是主线程在解析HTML生成DOM树的过程中会执行style，layout，render以及composite的操作，而JS可以操作DOM，CSSOM，会影响到主线程在解析HTML的最终渲染结果，最终页面的渲染结果将变得不可预见。 如果主线程一边解析HTML进行渲染，JS同时在操作DOM或者CSSOM，结果会分为以下情况：
考虑到最终页面的渲染效果的一致性，所以js在浏览器中的实现，被设计成为了JS执行阻塞UI渲染型。 |
事件循环什么是事件循环？事件循环英文名叫做Event Loop，是一个在前端届老生常谈的话题。 事件循环可以拆为“事件”+“循环”。 如果你有一定的前端开发经验，对于下面的“事件”一定不陌生：
有事件，就有事件处理器：在事件处理器中，我们会应对这个事件做一些特殊操作。 那么浏览器怎么知道有事件发生了呢？怎么知道用户对某个button做了一次click呢？ 如果我们的主线程只是静态的，没有循环的话，可以用js伪代码将其表述为： function mainThread() {
console.log("Hello World！");
console.log("Hello JavaScript！");
}
mainThread();执行完一次mainThread()之后，这段代码就无效了，mainThread并不是一种激活状态，对于I/O事件是没有办法捕获到的。 因此对事件加入了“循环”，将渲染进程的主线程变为激活状态，可以用js伪代码表述如下： // click event
function clickTrigger() {
return "我点击按钮了"
}
// 可以是while循环
function mainThread(){
while(true){
if(clickTrigger()) { console.log(“通知click事件监听器”) }
clickTrigger = null;
}
}
mainThread();也可以是for循环 for(;;){
if(clickTrigger()) { console.log(“通知click事件监听器”) }
clickTrigger = null;
}在事件监听器中做出响应： button.addEventListener('click', ()=>{
console.log("多亏了事件循环，我（浏览器）才能知道用户做了什么操作");
})什么是消息队列？消息队列可以拆为“消息”+“队列”。 队列数据结构图
入队出队图
在js中，如何发现出队列FIFO的特性？下面这个结构大家都熟悉，瞬间体现出队列FIFO的特性。 // 定义一个队列
let queue = [1,2,3];
// 入队
queue.push(4); // queue[1,2,3,4]
// 出队
queue.shift(); // 1 queue [2,3,4]假设用户做出了"click button1","click button3","click button 2"的操作。 const taskQueue = ["click button1","click button3","click button 2"];
while(taskQueue.length>0){
taskQueue.shift(); // 任务依次出队
}任务依次出队： 此时由于mainThread有事件循环，它会被浏览器渲染进程的主线程事件循环系统捕获，并在对应的事件处理器做出响应。 button1.addEventListener('click', ()=>{
console.log("click button1");
})
button2.addEventListener('click', ()=>{
console.log("click button 2");
})
button3.addEventListener('click', ()=>{
console.log("click button3")
})依次打印："click button1"，"click button3"，"click button 2"。 因此，可以将消息队列理解为连接用户I/O操作和浏览器事件循环系统的任务队列。 如何实现一个 EventEmitter（支持 on,once,off,emit）？/**
* 说明：简单实现一个事件订阅机制，具有监听on和触发emit方法
* 示例：
* on(event, func){ ... }
* emit(event, ...args){ ... }
* once(event, func){ ... }
* off(event, func){ ... }
* const event = new EventEmitter();
* event.on('someEvent', (...args) => {
* console.log('some_event triggered', ...args);
* });
* event.emit('someEvent', 'abc', '123');
* event.once('someEvent', (...args) => {
* console.log('some_event triggered', ...args);
* });
* event.off('someEvent', callbackPointer); // callbackPointer为回调指针，不能是匿名函数
*/
class EventEmitter {
constructor() {
this.listeners = [];
}
on(event, func) {
const callback = () => (listener) => listener.name === event;
const idx = this.listeners.findIndex(callback);
if (idx === -1) {
this.listeners.push({
name: event,
callbacks: [func],
});
} else {
this.listeners[idx].callbacks.push(func);
}
}
emit(event, ...args) {
if (this.listeners.length === 0) return;
const callback = () => (listener) => listener.name === event;
const idx = this.listeners.findIndex(callback);
this.listeners[idx].callbacks.forEach((cb) => {
cb(...args);
});
}
once(event, func) {
const callback = () => (listener) => listener.name === event;
let idx = this.listeners.findIndex(callback);
if (idx === -1) {
this.listeners.push({
name: event,
callbacks: [func],
});
}
}
off(event, func) {
if (this.listeners.length === 0) return;
const callback = () => (listener) => listener.name === event;
let idx = this.listeners.findIndex(callback);
if (idx !== -1) {
let callbacks = this.listeners[idx].callbacks;
for (let i = 0; i < callbacks.length; i++) {
if (callbacks[i] === func) {
callbacks.splice(i, 1);
break;
}
}
}
}
}
// let event = new EventEmitter();
// let onceCallback = (...args) => {
// console.log("once_event triggered", ...args);
// };
// let onceCallback1 = (...args) => {
// console.log("once_event 1 triggered", ...args);
// };
// // once仅监听一次
// event.once("onceEvent", onceCallback);
// event.once("onceEvent", onceCallback1);
// event.emit("onceEvent", "abc", "123");
// // off销毁指定回调
// let onCallback = (...args) => {
// console.log("on_event triggered", ...args);
// };
// let onCallback1 = (...args) => {
// console.log("on_event 1 triggered", ...args);
// };
// event.on("onEvent", onCallback);
// event.on("onEvent", onCallback1);
// event.emit("onEvent", "abc", "123");
// event.off("onEvent", onCallback);
// event.emit("onEvent", "abc", "123"); |
FrankKai
changed the title
宏任务和微任务
哪些属于宏任务？
哪些属于微任务？
事件循环，消息队列与宏任务、微任务之间的关系是什么？
事件循环会不断地处理消息队列出队的任务，而宏任务指的就是入队到消息队列中的任务，每个宏任务都有一个微任务队列，宏任务在执行过程中，如果此时产生微任务，那么会将产生的微任务入队到当前的微任务队列中，在当前宏任务的主要任务完成后，会依次出队并执行微任务队列中的任务，直到当前微任务队列为空才会进行下一个宏任务。 微任务添加和执行流程示意图假设在执行解析HTML这个宏任务的过程中，产生了Promise和MutationObserver这两个微任务。 // parse HTML···
Promise.resolve();
removeChild();微任务队列会如何表现呢？
图片引自：极客时间的《浏览器工作原理与实践》 过程可以拆为以下几步：
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浏览器页面循环系统原理图以下所有图均来自极客时间《《浏览器工作原理与实践》- 浏览器中的页面循环系统》，可以帮助理解消息队列，事件循环，宏任务和微任务。
消息队列和事件循环线程的一次执行
setTimeout长任务导致定时器被延后执行 XMLHttpRequest消息循环系统调用栈记录 宏任务宏任务延时无法保证 |
关键词：
多进程、单线程、事件循环、消息队列、宏任务、微任务看到这些词仿佛比较让人摸不着头脑，其实在我们的日常开发中，早就和他们打过交道了。
我来举几个常见的例子：
其实上面举的这些
click, setTimeout, setInterval, Promise，async/await, EventEmitter, MutationObserver, Event类, CustomEvent与多进程、单线程、事件循环、消息队列、宏任务、微任务或多或少的都有所联系。而且也与浏览器的运行原理有一些关系，作为每天在浏览器里辛勤耕耘的前端工程师们，浏览器的运行原理（多进程、单线程、事件循环、消息队列、宏任务、微任务）可以说是必须要掌握的内容了，不仅对面试有用，对手上负责的开发工作也有很大的帮助。
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