事件轮询（event loop）

一、进程与线程

1. 进程：是cpu资源分配的最小单位
   （程序运行需要它自己的专属空间，可以把这块内存空间简单的理解为进程；
   每个应用至少一个进程，进程之间相互独立，即使要通信也要双方同意【比如王者荣耀用微信登录】）
2. 线程：是cpu任务调度和执行的最小单位
   （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【比如王者荣耀可以在后台下载皮肤道具资源包】

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，减少连环崩坏的几率，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所有进程）

主要的进程有：

1. 浏览器进程
   主要负责界面展示、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渲染进程，以保证不同的标签页互不影响。

注意：浏览器的渲染进程是多线程的，主要线程如下：

1、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，布置和绘制等；
• 当界面需要重绘或者回流时，该线程就会执行；
• GUI渲染线程与JS引擎线程是相互冲突的，当JS引擎线程执行时，GUI渲染线程会被挂起，并被保存在一个队列中，等到JS引擎线程空闲时才会立即执行。

2、JS引擎线程

• 也称JS内核，负责解析javascript脚本程序，运行代码；（例如V8引擎）

3、事件触发线程

• 归属于浏览器，不属于js引擎，用来控制时间循环；
• 当js引擎执行代码块如setTimeout时（或者来自浏览器内核的其他线程，如鼠标点击、AJAX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，该线程会把事件放置于待处理队列的队尾等待JS的处理。

4、定时触发器线程

• setTimeout和setInterval所在的线程
• 浏览器定时计数器不是由js引擎控制的（因为js引擎线程会阻塞影响计时的准确性），是单独线程定时并触发定时（计时完毕后被添加到等待队列，等JS引擎空闲时执行）。

5、异步http请求线程

• 在XMLHttpRequest在连接后通过浏览器新开的一个线程请求；
• 当检测到状态变更时，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。

多线程：是指程序中包含多个执行流，允许单个进程创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。

优点：提高cpu的利用率。（在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它的线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率。）

缺点：

1. 线程也是程序，需要占据内存，线程越多占用的内存越多；
2. 多线程需要协调和管理，所以需要cpu时间跟踪线程；
3. 线程之间对共享资源的访问会互相影响；
4. 线程太多会导致控制太复杂，最终造成多种bug。

二、浏览器渲染流程

1. 浏览器内核拿到内容后，渲染流程大致如下：
2. 解析HTML，构建Dom树；
3. 解析CSS，构建Render树；（将CSS代码解析成树形的数据结构，与Dom树结合形成Render树）
4. 布局Render树（Layout/reflow），负责各元素尺寸、位置的计算；
5. 绘制Render树（painting），绘制页面像素信息；
6. 浏览器将各层的信息发送给GPU，GPU会将各层合成（composite），显示在屏幕上

三、微任务与宏任务

宏任务包括：

• script（整体代码）
• setTimeout
• setInterval
• setImmediate
• I/O
• UI render

微任务包括：

• process.nextTick（node环境中）
• Promise
• Async/Await
• MutationObserver（html5新特性）

运行机制：

1. 执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）；
2. 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去；
3. 宏任务执行完毕后，立即依次执行当前微任务队列的所有微任务；
4. 当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染；
5. 渲染完毕后，JS引擎线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）。

四、实例分析

示例：

console.log('start');
 
var intervalA = setInterval(() => {
  console.log('intervalA');
}, 0);
 
setTimeout(() => {
  console.log('timeout');
 
  clearInterval(intervalA);
}, 0);
 
var intervalB = setInterval(() => {
  console.log('intervalB');
}, 0);
 
var intervalC = setInterval(() => {
  console.log('intervalC');
}, 0);
 
new Promise((resolve, reject) => {
  console.log('promise');
 
  for (var i = 0; i < 10000; ++i) {
    i === 9999 && resolve();
  }
 
  console.log('promise after for-loop');
}).then(() => {
  console.log('promise1');
}).then(() => {
  console.log('promise2');
 
  clearInterval(intervalB);
});
 
new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    console.log('promise in timeout');
    resolve();
  });
 
  console.log('promise after timeout');
}).then(() => {
  console.log('promise4');
}).then(() => {
  console.log('promise5');
 
  clearInterval(intervalC);
});
 
Promise.resolve().then(() => {
  console.log('promise3');
});
 
console.log('end');

答案：

start
promise 
promise after for-loop 
promise after timeout
end 
promise1 
promise3 
promise2 
intervalA 
timeout
intervalC
promise in timeout
promise4
promise5

详细讲解分析：

1. 识别log一般函数方法，输出“start”（1）；
2. 识别intervalA、setTimeout、intervalB、intervalC为特殊的异步方法，依次放入宏任务队列1，并设置了一个 0ms的立即执行标识；
3. 识别new promise的resolve方法为一般方法，输出“promise”（2）、“promise after for-loop”（3）；
4. 识别.then()方法为特殊的异步方法，放入微任务队列1；
5. 识别new promise的resolve方法里面的setTimeout，放入宏任务队列1，输出“promise after timeout”（4）；
6. 识别promise的.then()方法，放入微任务队列1；
7. 识别log一般函数方法，输出“end”（5）；
8.  识别微任务队列1，执行.then()方法，输出“promise1”（6），识别.then()方法，将其放入微任务队列1的队尾；
9. 继续识别微任务队列1，执行promise的.then()方法，输出“promise3”（7），识别微任务队尾，执行.then()方法，输出“promise2”（8）并清除定时器intervalB；
10. 微任务队列1执行完毕，识别宏任务队列1，识别intervalA，输出“intervalA”（9）；识别setTimeout，输出“timeout”（10）并清除定时器intervalA；识别intervalC，输出“intervalC”（11）；执行setTimeout，输出“promise in timeout”（12）。宏任务结束；
11. 识别new promise的resolve方法里面的setTimeout，根据其.then()方法，输出“promise4”（13）；识别.then()方法并将其放置微任务队列队尾，执行并输出“promise5”（14）。
     

五、最新变化（2023年12月补充）

根据W３C的最新解释：

任务没有优先级，在消息队列中先进先出；但是消息队列有优先级

• 每个任务都有个任务类型，同一个类型的任务必须在同一个队列，不同类型的任务可以分属于不同的队列。不同的任务队列有不同的优先级。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（随着浏览器复杂度的提升，W３C不在使用宏队列的说法）

在目前chrome的实现中，至少包含了下面的消息队列：

• 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】

六、面试题

如何理解JS的异步？

单线程是异步产生的原因，事件循环是异步的实现方式

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。渲染主线程承担着诸多工作，渲染页面、执行JS等，如果使用同步的方式，极有可能造成主线程阻塞，从而导致消息队列中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列，等待主线程调度执行。

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。

阐述下JS的运行机制：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，这种说法目前已经无法满足复杂的浏览器环境，取而代之的是一种更为灵活多变的处理方式

根据W３C的官方解释，每个任务都有个任务类型，同一个类型的任务必须在同一个队列，不同类型的任务可以分属于不同的队列。不同的任务队列有不同的优先级，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。但是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，必须有限调度执行。

JS中的计时器能做到精确计时吗？为什么？

不能，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４ms的最少时间，这样在计时时间少于4ms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的时候运行，因此又带来了偏差

七、最新实例分析

function a() {
	console.log('1');
	Promise.resolve().then(function () {
		console.log('2');
	});
}

function delay(duration) {
	var start = Date.now();
	while (Date.now() - start < duration) {}
}

setTimeout(function () {
	console.log('3');
	Promise.resolve().then(a);
}, 0);

delay(1000);

Promise.resolve().then(function () {
	console.log('4');
});

console.log('5');

答案：

5
4
3
1
2

详细解析分析：

1. 首先浏览器主线程运行
2. 碰到setTimeout放到延时队列中去
3. 执行delay函数阻塞渲染1秒中
4. 碰到Promise.resolve().then(function () {console.log('4');});放到微队列中去
5. 执行console.log('5');打印出5（1）
6. 主线程执行完毕，将微队列立即拉入主线程运行，打印出4（2）
7. 微队列执行完毕，将延时队列拉入主线程运行，打印出3（3）
8. 碰到Promise.resolve().then(a);放到微队列中去
9. 主线程执行完毕，将微队列立即拉入主线程运行，打印出1（4）
10. 碰到Promise.resolve().then(function () {console.log('2');});放到微队列中去
11. 主线程执行完毕，将微队列立即拉入主线程运行，打印出2（5）