【Master-course】事件循环

JS单线程是异步产生的原因，事件循环是异步实现的方式。

浏览器的进程模型

浏览器是一个多进程多线程的应用程序

为了避免相互影响，为了减少连环崩溃的几率，当启动浏览器后，它会自动启动多个进程。

其中，最主要的进程有：

1. 浏览器进程

   主要负责界面显示、用户交互、子进程管理等。浏览器进程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。

   默认模式可能改变为一个站点一个进程chrome官方说明文档

   比如这里渡一站点为同一个进程id

   

渲染主线程工作原理、事件循环

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
• 页面绘制
• 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
• ......

思考题：为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些事情？

1. DOM 操作的同步性

• 背景：DOM（文档对象模型）是 JavaScript 和渲染引擎共享的数据结构。JavaScript 代码可以随时修改 DOM，而渲染引擎需要根据 DOM 的状态进行布局和绘制。
• 影响：如果使用多线程，就需要确保 DOM 的访问和修改是线程安全的。这不仅会增加复杂性，还可能导致性能下降，因为线程同步机制（如锁）会带来额外的开销。

2. 任务的依赖性

• 背景：渲染主线程中的任务之间存在依赖关系。例如，解析 HTML 之后需要解析 CSS，计算样式之后需要进行布局，布局之后需要绘制。
• 影响：这些任务的顺序和依赖关系使得并行处理变得复杂。如果某些任务可以并行处理，也需要确保它们之间的依赖关系得到正确处理，否则可能会导致错误的结果。

3. JavaScript 的单线程特性

• 背景：JavaScript 是单线程的，所有 JavaScript 代码（包括全局代码、事件处理函数和计时器回调）都在渲染主线程中执行。这是因为 JavaScript 的设计初衷是为了简单和高效，避免多线程带来的复杂性和同步问题。
• 影响：如果引入多线程来处理 JavaScript 代码，就需要处理线程同步和数据共享的问题，这会增加复杂性和潜在的性能开销。

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：

• 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/某个计时器到达了时间，我该立即去执行点击事件/计时器回调的处理函数吗？
• 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？......

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. 在最开始的时候，渲染主线程会进入一个无限循环（message_loop）

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。

   cpp源码：

   

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。

整个过程，被称之为事件循环（官方描述event_loop）/消息循环（浏览器内部源码实现message_loop）

若干解释

何为异步？

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」的状态，从而导致浏览器「卡死」

「同步示例」：

渲染主线程承担着极其重要的工作，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，这是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。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的消耗时间，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运行。

JS为何会阻碍渲染？

e.g. 先看代码

<h1>Mr.Yuan is awesome!</h1>
<button>change</button>
<script>
  var h1 = document.querySelector('h1');
  var btn = document.querySelector('button');

  // 死循环指定的时间
  function delay(duration) {
    var start = Date.now();
    while (Date.now() - start < duration) {}
  }

  btn.onclick = function () {
    h1.textContent = '袁老师很帅！';
    delay(3000);
  };
</script>

点击按钮后，3秒后页面文字才发生变化

因为它运行在浏览器的渲染主线程

任务没有优先级，消息队列有优先级

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

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（microtask queue），微队列中的任务优先所有其他任务执行
  https://html.spec.whatwg.org/multipage/webappapis.html#perform-a-microtask-checkpoint

随着浏览器的复杂度急剧提升，W3C 不再使用宏队列的说法

在目前 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对象.then()的回调函数放入微队列
Promise.resolve().then(函数) 

阐述一下 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合适的时候将任务加入到队列末尾即可。

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 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？为什么？

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