事件循环

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事件循环是浏览器核心的原理，没有事件循环，浏览器就跑不出来。事件循环跟我们很多的JS技术产生了关联，如计时器、promise、ajax、node。

事件循环解释权威理由：

W3C官网
谷歌浏览器实现源码

浏览器的进程模型

提示

事件循环是跟浏览器密切相关的，所以讲事件循环之前，好好理解下什么是浏览器的进程模型。

何为进程 程序运行需要有它专属的内存空间，可以把这块内存空间简单的理解为进程。每个应用至少有一个进程，进程之间相互独立，即便要通信，也需要双方同意。进程之所以这么设计也是为了隔离应用，好处就是一个应用崩溃并不会影响到另外一个应用。

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。如果进程内无线程，就会杀死进程并回收内存空间。若主线程结束了，那么整个进程就结束了。

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。如一个进程包括的线程有：主线程、监听线程、网络通信线程等。

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。

浏览器内部工作及其复杂，复杂度接近操作系统。

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。

主要有下图三个进程，但是可能远不止三个：

可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程：如下图调出Chrome浏览器的任务管理器面板：

其中，最主要的进程有：

浏览器进程
主要负责界面显示（如标签页，前进后退按钮）、用户交互（如滚动条）、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（本节课重点讲解的进程）
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。

注意

将来该默认模式可能会有所改变，可详细参见chrome官方说明文档open in new window

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（如无论是em、rem、%都会最终换算为px）
布局（如元素的宽高、元素的位置，这一块可统称为几何信息）
处理图层（如z-index）
每秒把页面画 60 次（FPS）
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
......

注

思考题：为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些事情？（答案：没有办法，这已经是权衡利弊目前最好的方法。）

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，我该立即去执行点击事件的处理函数吗？
我正在执行一个 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？
......

渲染主线程想出了一个绝妙的主意来处理这个问题：排队

上图中的消息队列有些里面也叫任务队列，W3C上是event loop，Chrome是message loop。

在最开始的时候，渲染主线程会进入一个无限循环
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。
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（消息循环）

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」。服务员例子

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

提示

单线程是异步产生的原因，事件循环是异步的实现方式。

JS为何会阻碍渲染？

示例代码

<h1>You are 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 = '我知道你很帅！';
    delay(3000);
  };
</script>

点击上面示例直接查看效果，建议先看渲染预测页面表现结果，才点击按钮进行验证。

效果：页面没有及时更新页面，是卡了一下再更新的。

用事件循环的知识来解释上面的代码：

第一阶段：
渲染主线程：执行JS（此时获取h1、btn元素，然后给按钮注册一个点击事件，然后就会把此任务丢给交互线程，因为消息队列为空没有需要执行的任务，此时渲染主线程进入休眠状态）
消息队列：空
交互线程：空

第二阶段：
渲染主线程：空
消息队列：空
交互线程：监听btn点击按钮事件

用户点击按钮后进入第三阶段：
此时监听btn点击按钮事件函数就会放进消息队列里面：
渲染主线程：空
消息队列：btn点击按钮的事件函数交互线程：空

消息队列有等待任务后再进行第四阶段：渲染主线程：btn点击按钮的事件函数
消息队列：空
交互线程：空
此时渲染主线程解析btn点击按钮的事件函数，发现第一个任务是重新渲染页面，重新绘制的页面任务会进入到消息队列，此时渲染主线程执行三秒死循环的函数。

第五阶段：
渲染主线程：死循环三秒的函数
消息队列：重新绘制页面
交互线程：空

死循环三秒函数执行完进入第六阶段
渲染主线程：重新绘制页面消息队列：空交互线程：空

这就是为什么页面卡了三秒才看到最终结果。所以说JS的执行会影响页面的绘制，如果JS执行时间很长，就会影响页面的重新绘制表现为页面的卡顿现象。

任务有优先级吗？

任务没有优先级，在消息队列内遵循先进先出原则

但在消息队列之间是有优先级的

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（如网络请求都应在一个队列，不应该在不同的队列）。
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详细可查看open in new window

提示

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」

这些所有队列都会进入主线程运行

添加任务到微队列的主要方式主要是使用 Promise、MutationObserver 例如：

// 立即把一个函数添加到微队列
Promise.resolve().then(函数)

理解优先级

<button id="begin">开始</button>
<button id="interaction">添加交互任务</button>
<script>
  //死循环时间
  function delay(duration) {
    var start = Date.now();
    while (Date.now() - start < duration) {}
  }
  function addDelay() {
    console.log("添加延时队列");
    setTimeout(() => {
      console.log("延时队列执行");
    }, 100);
    delay(2000);
  }
  function addInteraction() {
    console.log("添加网络队列");
    interaction.onclick = () => {
      console.log("交互队列执行");
    };
    delay(2000);
  }
  begin.onclick = function () {
    addDelay();
    addInteraction();
    console.log("==========");
  };
</script>

浏览器还有很多其他的队列，由于和我们开发关系不大，不作考虑

以下面代码示例：

setTimeout(function () {
    console.log(1);
}, 0);

console.log(2);

打印结果为：2 1；
为什么是2、1？
渲染主线程执行全局JS，setTimeout进其它线程开始计时，0秒后函数进延时队列，渲染主线程打印2，打印完后主线程清空，延时队列任务进入渲染主线程，然后执行函数打印1。

再看以下代码：

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

setTimeout(function () {
    console.log(1);
}, 0);

delay(1000);

console.log(2);

此代码运行结果，卡住1秒后，再打印2 1，跟上面代码差不多，就是计时器函数进入延时队列后，主线程会死循环一秒后打印2，然后再打印1。

示例代码：

setTimeout(function () {
  console.log(1);
}, 0);

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

console.log(3);

执行结果是：

3
2
1

原因：主线程执行全局js，setTimeout0秒后的函数进入延时队列，Promise内的函数进入微队列，此时控制台先打印3，因为宏队列比延时队列优先级高，所以主线程先拿微队列的任务进行执行，此时控制台打印2，最后进行setTimeout函数，打印1。至此主线程任务全部执行完毕。

示例代码：

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

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

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

console.log(5);

执行结果：

结果分析：
主线程执行全局js，setTimeout放进其它线程，0秒后setTimeout回调函数放进延时队列，Promise打印4的进微队列，此时控制台先打印5，并且主线程任务全部执行完毕。
然后微队列和延时队列都有任务，因为微队列优先级高，所以主线程先取微队列的任务来执行。此时控制台打印4，主线程任务又一次全部执行完毕。
紧接着主线程拿延时队列的任务去执行，延时队列任务先执行在控制台打印3，然后将Promise回调函数a放进微队列，主线程任务又一次全部执行完毕。
然后拿仅有微队列有任务的函数a，先在控制台打印1，再把a函数里的Promise回调函数放进微队列，主线程任务又一次全部执行完毕。
主线程再看微队列里的任务，打印2，至此，所有任务全部执行完毕。

示例代码：

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

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

Promise.resolve().then(a);

console.log(5);

执行结果：

为什么是这样自己分析。

面试总结

面试题：如何理解 JS 的异步？

参考答案：
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。

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：

计算机硬件没有原子钟，无法做到精确计时
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
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
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