从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制最全面的一次梳理

一、区分进程和线程

形象比喻

* 进程是一个工厂，工厂有它独立的资源；

* 工厂之间相互独立；

* 线程是工厂里边的工人，多个工人协同完成任务；

* 工厂内有一个或多个工人；

* 工人之间共享空间

完善概念

* 工厂的资源 -> 系统分配的内存（独立的一块内存）

* 工厂之间的相互独立 -> 进程之间相互独立

* 多个工人协作完成任务 -> 多个线程在进程中协作完成任务

* 工厂内有一个或多个工人 -> 一个进程由一个或多个线程组成

* 工人之间共享空间 ->同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间（包括代码段、数据集、堆等）

• 进程是cpu资源分配的最小单位（是能拥有资源和独立运行的最小单位）
• 线程是cpu调度的最小单位（线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位，一个进程中可以有多个线程）

tips

• 不同进程之间也可以通信，不过代价较大
• 现在，一般通用的叫法：单线程与多线程，都是指在一个进程内的单和多。（所以核心还是得属于一个进程才行）

二、浏览器是多进程的

• 浏览器是多进程的
• 浏览器之所以能够运行，是因为系统给它的进程分配了资源（cpu、内存）
• 简单点理解，每打开一个Tab页，就相当于创建了一个独立的浏览器进程。

三、浏览器都包含哪些进程？

• Browser进程：浏览器的主进程（负责协调、主控），只有一个。作用有：

  • 负责浏览器界面显示，与用户交互。如前进，后退等

  • 负责各个页面的管理，创建和销毁其他进程

  • 将Renderer进程得到的内存中的Bitmap，绘制到用户界面上

  • 网络资源的管理，下载等

• 第三方插件进程：每种类型的插件对应一个进程，仅当使用该插件时才创建
• GPU进程：最多一个，用于3D绘制等
• 浏览器渲染进程（浏览器内核）（Renderer进程，内部是多线程的）：默认每个Tab页面一个进程，互不影响。主要作用为
  • 页面渲染，脚本执行，事件处理等

强化记忆：在浏览器中打开一个网页相当于新起了一个进程（进程内有自己的多线程）

四、浏览器多进程的优势

相比于单进程浏览器，多进程有如下优点：

* 避免单个page crash影响整个浏览器

* 避免第三方插件crash影响整个浏览器

* 多进程充分利用多核优势

* 方便使用沙盒模型隔离插件等进程，提高浏览器稳定性

简单点理解：如果浏览器是单进程，那么某个Tab页崩溃了，就影响了整个浏览器，体验有多差；同理如果是单进程，插件崩溃了也会影响整个浏览器；而且多进程还有其它的诸多优势。。。

五、浏览器内核（渲染进程）

浏览器的渲染进程是多线程的

那些线程？

• GUI渲染线程

  • 负责渲染浏览器界面，解析HTML，CSS，构建DOM树和RenderObject树，布局和绘制等。

  • 当界面需要重绘（Repaint）或由于某种操作引发回流(reflow)时，该线程就会执行

  • 注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起（相当于被冻结了），GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。

• JS引擎线程

  • 也称为JS内核，负责处理Javascript脚本程序。（例如V8引擎）

  • JS引擎线程负责解析Javascript脚本，运行代码。

  • JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，一个Tab页（renderer进程）中无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序

  • 同样注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，所以如果JS执行的时间过长，这样就会造成页面的渲染不连贯，导致页面渲染加载阻塞。

• 事件触发线程

  • 归属于浏览器而不是JS引擎，用来控制事件循环（可以理解，JS引擎自己都忙不过来，需要浏览器另开线程协助）

  • 当JS引擎执行代码块如setTimeOut时（也可来自浏览器内核的其他线程,如鼠标点击、AJAX异步请求等），会将对应任务添加到事件线程中

  • 当对应的事件符合触发条件被触发时，该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JS引擎的处理

  • 注意，由于JS的单线程关系，所以这些待处理队列中的事件都得排队等待JS引擎处理（当JS引擎空闲时才会去执行）

• 定时触发器线程

  • 传说中的setInterval与setTimeout所在线程
  • 浏览器定时计数器并不是由JavaScript引擎计数的,（因为JavaScript引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确）
  • 因此通过单独线程来计时并触发定时（计时完毕后，添加到事件队列中，等待JS引擎空闲后执行）
  • 注意，W3C在HTML标准中规定，规定要求setTimeout中低于4ms的时间间隔算为4ms。

• 异步http请求线程

  • 在XMLHttpRequest在连接后是通过浏览器新开一个线程请求

  • 将检测到状态变更时，如果设置有回调函数，异步线程就产生状态变更事件，将这个回调再放入事件队列中。再由JavaScript引擎执行。

六、Browser进程和浏览器内核（Renderer进程）的通信过程

• Browser进程收到用户请求，首先需要获取页面内容（譬如通过网络下载资源），随后将该任务通过RendererHost接口传递给Render进程
• Renderer进程的Renderer接口收到消息，简单解释后，交给渲染线程，然后开始渲染

  • 渲染线程接收请求，加载网页并渲染网页，这其中可能需要Browser进程获取资源* 和需要GPU进程来帮助渲染

  • 当然可能会有JS线程操作DOM（这样可能会造成回流并重绘）

  • 最后Render进程将结果传递给Browser进程

• Browser进程接收到结果并将结果绘制出来

七、简单梳理下浏览器渲染流程

* 浏览器输入url，浏览器主进程接管，开一个下载线程，
然后进行 http请求（略去DNS查询，IP寻址等等操作），然后等待响应，获取内容，
随后将内容通过RendererHost接口转交给Renderer进程

* 浏览器渲染流程开始

浏览器器内核拿到内容后，渲染大概可以划分成以下几个步骤：

* 解析html建立dom树

* 解析css构建render树（将CSS代码解析成树形的数据结构，然后结合DOM合并成render树）

* 布局render树（Layout/reflow），负责各元素尺寸、位置的计算

* 绘制render树（paint），绘制页面像素信息

* 浏览器会将各层的信息发送给GPU，GPU会将各层合成（composite），显示在屏幕上。

八、load事件与DOMContentLoaded事件的先后

load事件与DOMContentLoaded事件的先后？

• 当 DOMContentLoaded 事件触发时，仅当DOM加载完成，不包括样式表，图片。 (譬如如果有async加载的脚本就不一定完成)
• 当 onload 事件触发时，页面上所有的DOM，样式表，脚本，图片都已经加载完成了。 （渲染完毕了）

所以，顺序是：DOMContentLoaded -> load

九、css加载是否会阻塞dom树渲染？

这里说的是头部引入css的情况

首先，我们都知道：css是由单独的下载线程异步下载的。

然后再说下几个现象：

• css加载不会阻塞DOM树解析（异步加载时DOM照常构建）
• 但会阻塞render树渲染（渲染时需等css加载完毕，因为render树需要css信息）

这可能也是浏览器的一种优化机制。

因为你加载css的时候，可能会修改下面DOM节点的样式， 如果css加载不阻塞render树渲染的话，那么当css加载完之后， render树可能又得重新重绘或者回流了，这就造成了一些没有必要的损耗。 所以干脆就先把DOM树的结构先解析完，把可以做的工作做完，然后等你css加载完之后， 在根据最终的样式来渲染render树，这种做法性能方面确实会比较好一点。

十、事件循环进阶：macrotask与microtask

JS中分为两种任务类型：macrotask和microtask，在ECMAScript中，microtask称为jobs，macrotask可称为task

它们的定义？区别？简单点可以按如下理解：

• macrotask（又称之为宏任务），可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）

  • 每一个task会从头到尾将这个任务执行完毕，不会执行其它

  • 浏览器为了能够使得JS内部task与DOM任务能够有序的执行，会在一个task执行结束后，在下一个 task 执行开始前，对页面进行重新渲染 （task->渲染->task->...）

• microtask（又称为微任务），可以理解是在当前 task执行结束后立即执行的任务

  • 也就是说，在当前task任务后，下一个task之前，在渲染之前

  • 所以它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染

  • 也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的所有microtask都执行完毕（在渲染前）

分别很么样的场景会形成macrotask和microtask呢？

• macrotask：主代码块，setTimeout，setInterval等（可以看到，事件队列中的每一个事件都是一个macrotask）
• microtask：Promise，process.nextTick等

补充：在node环境下，process.nextTick的优先级高于Promise，也就是可以简单理解为：在宏任务结束后会先执行微任务队列中的nextTickQueue部分，然后才会执行微任务中的Promise部分。

另外，setImmediate则是规定：在下一次Event Loop（宏任务）时触发（所以它是属于优先级较高的宏任务）， （Node.js文档中称，setImmediate指定的回调函数，总是排在setTimeout前面）， 所以setImmediate如果嵌套的话，是需要经过多个Loop才能完成的， 而不会像process.nextTick一样没完没了。

再根据线程来理解下：

* macrotask中的事件都是放在一个事件队列中的，而这个队列由事件触发线程维护

* microtask中的所有微任务都是添加到微任务队列（Job Queues）中，等待当前macrotask执行完毕后执行，而这个队列由JS引擎线程维护 （这点由自己理解+推测得出，因为它是在主线程下无缝执行的）

所以，总结下运行机制：

* 执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）

* 执行过程中如果遇到微任务，就将它添加到微任务的任务队列中

* 宏任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有微任务（依次执行）

* 当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染

* 渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）

原文链接：http://www.dailichun.com/2018/01/21/js_singlethread_eventloop.html?hmsr=toutiao.io&utm_medium=toutiao.io&utm_source=toutiao.io