浏览器的进程模型

何为进程？

每个应⽤⾄少有⼀个进程，进程之间相互独⽴，即使要通信，也需要双⽅同意。

何为线程？

有了进程后，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，所以在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。

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

浏览器内部⼯作极其复杂。

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

可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程

其中，最主要的进程有：

  • 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。

  • 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，浏览器会为每个标签⻚开启⼀个新的渲染进程，以保证不同的标签⻚之间不相互影响

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
  • 每秒把⻚⾯画 60 次
  • 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
    …

如何调度任务？

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  1. 在最开始的时候，渲染主线程会进⼊⼀个⽆限循环
  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次循环；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）

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，就会导致主线程⻓期处于「阻塞」的状态，从⽽导致浏览器「卡死」

渲染主线程承担着极其重要的⼯作，⽆论如何都不能阻塞！
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⾯试题：如何理解 JS 的异步？
参考答案：
JS是⼀⻔单线程的语⾔，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，渲染⻚⾯、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，另⼀⽅⾯导致⻚⾯⽆法及时更新，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

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

  • 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，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

在⽬前 chrome 的实现中，⾄少包含了下⾯的队列：

  • 微队列：⽤户存放需要最快执⾏的任务，优先级「最⾼」
  • 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」
  • 延时队列：⽤于存放计时器到达后的回调任务，优先级「中」

⾯试题：阐述⼀下 JS 的事件循环
参考答案：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。

⾯试题：JS 中的计时器能做到精确计时吗？为什么？
参考答案：
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