JavaScript 之【事件循环】机制的深入浅出解读

前言：

JavaScript 作为一种单线程的开发语言，在执行的时候会有特定的风格，本章节以 JS 单线程的特点为引入，详细分析讲解了 JS 的事件循环机制

什么是【进程】

程序在运行的时候，需要占用一定的系统运行内存，我们就可以把这块内存空间简单的理解为进程

每个应用在运行时至少会有一个进程空间，进程之间 相互独立，这样的设计背后考虑的是，维持一个大运行环境的稳定性，比如说，如果，QQ因为程序错误，造成崩溃了，那么由于进程空间 之间的相互独立，并不会影响到 weixin，反之如果不相互独立，有程序一但出现崩溃，就会影响到整个运行时的程序。当然，如果程序间需要进行通讯的话，则需要建立在双方“达成共识”的条件下方可互通讯。

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什么是【线程】

有时候生活中，我们也常常听到过多线程的说法，大家的理解说法不一，那么对于多线程 的正确理解你知道吗？

当进程空间开辟后，就开始运行代码程序了，我们可以理解为，最后真正上手执行代码的 “人”，我们称之为线程。

进程和线程的关系属于一种 包含的的关系,有了进程空间，才能诞生线程来处理具体的事务。

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。（当主线程结束时，就意味着整个程序运行结束了）

如果程序的业务能力过于复杂，为了减轻主线程的压力,主线程就会启动更多的子线程来执行代码，从而分担主线程的负载。所以⼀个进程中可以包含多个线程,这也就是，我们所听到的多线程的概念。

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以上介绍了 有关进程和线程的概念，要想更加透彻的理解 事件循环机制 的执行逻辑，我们需要先了解清楚 浏览器的进程模型概念

浏览器拥有哪些进程和线程

浏览器是⼀个多进程多线程的应用程序。现如今的浏览器为了适应多场景高复杂化的业务功能，其内部工作原理已经变得极其复杂了。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。

补充： 在浏览器诸多进程中，只有浏览器进程为主进程，浏览器初始化启动时，只有浏览器进程，其他线程，如：网络进程，渲染进程，都是浏览器进程去调度开辟的。

图例中的三种，为浏览器中使用频率较高，具有代表性的进程。当然浏览器的进程，远远不止于图例中的三种…

进程名	进程描述
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事务。
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。 渲染进程也是本章节重点讲解的内容。

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。

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【渲染主线程】的工作模式

在了解了浏览器的进程模型后，我们得知了渲染进程，是和我们前端开发者，最密切相关的一个进程栈，我们编写的全部代码，都需要通过渲染进程来执行，所以接下来我们就重点聊聊，在浏览器中，渲染主线程的工作方式。

渲染主线程 是浏览器中最繁忙的的线程，他需要处理的任务包括，但是不仅限于：

• 解析HTML
• 解析CSS
• 执行全局 JS 代码
• 处理图层
• …

针对要处理的诸多任务，渲染主线程面临的最大问题，就是如何去高效的调度这些任务，并进行的合理的资源分配？

如下面临的问题：

• 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，我该立即去执行点击事件的处理函数吗？
• 当前正在执行⼀个 JS 函数，执行到⼀半的时候某个计时器到达了时间，我该立即去执行它的回调吗？
• 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？
• …

针对于这个问题，渲染主线程想出了设计出了一个绝妙的处理方式：创建任务队列，按序排队执行

如下图例：

1. 在渲染主线程启动的时候，主线程会进入到到一个无限循环的的执行模式中
2. 在进行每一次循环时，都会检查消息队列池中当前是否有待执行的任务存在，如果有，则按顺序取出第一个去执行，执行完成后再次进入到下一次循环；如果任务池这时候没有待执行的任务时，主线程就会进入到休眠模式
3. 其它的所有线程（包括其它进程的线程）可以随时的向消息队列池添加任务，新添加的任务会依次追加在任务池的末尾，在添加新任务的时候，如果这时主线程是休眠的状态，则会立即将其唤醒，继续执行循环拿取并执行任务。

扩展：贴上一张Chrome 浏览器源码图例，如图34行开启了一个For 无限循环，对应了渲染主线程的循环执行。

结论：

这样一来，整套循环执行事务的流程，就被称之为 【事件循环】或消息循环。

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异步的概念：

在了解清楚了，浏览器的事件循环机制后，紧接着，就引出了 JS 的一个，新的知识点概念，叫做 异步函数

当我们的代码在执行的过程中，经常会遇到一些 无法立即执行的 任务，比如说：

• 计时器定点完成后才需要执行的任务：setInterval， setTimeout
• 需要在网络通信完成后执行的任务：fetch，XMLHttpRequest
• 需要在用户交互操作触发后再去执行的任务：addEventListener
• …

如果当渲染主线程在执行这些任务的时候，一直处于等待的状态，等待这些任务的触发时机到达，那么就会导致渲染主线程长时间处于【阻塞】的状态，从而可能会导致浏览器面临卡死崩溃的处境

同步执行图例：

以上图例演示了，如果 如果当渲染主线程对所有的代码都采取同步化的执行方式，那么在遇到这种非立即执行的代码时，主线程就只能按顺序依次执行，在这期间，主线程会造成严重的阻碍现象后续的事情不能及时的响应执行，页面上会呈现出卡顿延迟的表现

结论：

渲染主线程承担着极其重要的工作，无论如何都不能阻塞！

对此：浏览器采用了 异步 执行的方式来解决这个问题。

异步执行图例

使用异步的执行方式：渲染主线程将永不阻塞

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任务执行的优先级？

其实此处的标题，严格意义上，算是一个伪命题，因为严格意义上来说，任务是没有优先级的，所有的任务优先等级都是一样的。遵循着先进先出的规则执行=>>>>>>但是：【消息队列池】是有优先级划分的。

扩展补充： 在过去，对浏览器任务队列的理解是，浏览器只有两个任务队列：一个是普通的宏任务队列，另一个是优先级高的：微任务队列。但是如今这种模式，已经被一种新的模式取代了，因为如今随着浏览器场景的越来越复杂化，两种任务队列已经满足不了现在的需求了。

如今根据 W3C 最新的解释是： 点击查看W3C官方解释

• 抛弃了过去 宏任务的说法
• 现在每一个任务都有一个任务类型，并且同一个类型的任务，必须排在同一个消息队列，同时也提供了：不同类型的任务可以分属于不同的队列，在每一次事件循环中，浏览器可以根据实际的情况，智能调度从不同的队列中取出任务执行（这一点，随着不同的浏览器厂商，甚至是，不同时期的版本，智能调度算法都不一样，了解即可。）
• 浏览器必须提供一个【微队列池】， 【微队列中的任务执行优先级要高于其他所有类型队列池中的任务】。

附上：Chrome 浏览器源码片段图（部分）：每一个字段都代表了一个任务类型。

在目前 Chrome 浏览器的实现中，至少包含了以下几种任务队列池：

• 微任务队列池：用于存放需要被立即执行的任务 优先级：【最高】
• 交互任务队列池：用于存放用户与页面交互后产生的事件处理任务 优先级：【高】
• 延时任务队列池：用于存放计时器时间到达后待执行的回调任务 优先级：【中】
• 网络任务队列池：用于存放网络资源请求和服务端交互处理的事务 优先级：【中】
• …等等

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对于微任务队列 的理解，可以总结为：当渲染主线程开始拿取任务开始执行的时候，倘若这时候，有很多不同类型的任务池中，都存在有排队待执行的任务，渲染主线程，会优先去，执行微任务池中的任务，直到将微任务池清空后，才会去自由调度的执行其他类型任务池中的任务。

添加任务到微任务队列的主要使用方式是：Promise，MutationObserver

Promise.resolve().then(() => {
    console.log("微任务优先级最高");
})

浏览器还有很多其它类型队列，由于和我们前端开发关系不大，所以不做过多阐述.

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扩展小问答：

阐述一下 JS 的事件循环机制

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。

• 单线程是异步产生的原因
• 事件循环是异步的实现方式

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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

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本章节 我们详细的概述分析了，基于JS为一种单线程语言的机制背后，其运行在浏览器环境中的时候，它的事件循环处理机制的逻辑，以及通过事件循环机制，也很好的理解了异步函数的概念，本章节内容不多，却是满满的干货，希望认真读完本章的小伙伴，对这一节的知识点能有新的理解。

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