浅谈JS的运行机制

一、区分进程和线程

1、进程是cpu资源分配的最小单位（是能拥有资源和独立运行的最小单位）
2、线程是cpu调度的最小单位（线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位，一个进程中可以有多个线程）
3、不同进程之间也可以通信，不过代价较大
4、一般通用的叫法：单线程与多线程，都是指在一个进程内的单和多。（所以核心还是得属于一个进程才行）

二、浏览器都包含哪些进程

我们知道：浏览器是多进程的，再来看看它到底包含哪些进程：（为了简化理解，仅列举主要进程）

1、Browser进程：浏览器的主进程（负责协调、主控），只有一个。

• 负责浏览器界面显示，与用户交互。如前进，后退等
• 负责各个页面的管理，创建和销毁其他进程
• 将Renderer进程得到的内存中的Bitmap，绘制到用户界面上

• 网络资源的管理，下载等

  2、第三方插件进程：每种类型的插件对应一个进程，仅当使用该插件时才创建

  3、GPU进程：最多一个，用于3D绘制等

  4、浏览器渲染进程（浏览器内核）（Renderer进程，内部是多线程的）：默认每个Tab页面一个进程，互不影响。主要作用为：页面渲染，脚本执行，事件处理等

  ps.
  在浏览器中打开一个网页相当于新起了一个进程（进程内有自己的多线程）
  当然，浏览器有时会将多个进程合并（譬如打开多个空白标签页后，会发现多个空白标签页被合并成了一个进程）。

  三、浏览器多进程的优势

  相比于单进程浏览器，多进程有如下优点：
  1、避免单个page crash影响整个浏览器
  2、避免第三方插件crash影响整个浏览器
  3、多进程充分利用多核优势
  4、方便使用沙盒模型隔离插件等进程，提高浏览器稳定性

  四、浏览器内核（渲染进程）

  对于普通的前端操作来说，最重要的是什么呢？答案是渲染进程。可以这样理解，页面的渲染，JS的执行，事件的循环，都在这个进程内进行。
  浏览器的渲染进程包含的线程（列举一些主要常驻线程）：

  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，布局和绘制等。
• 当界面需要重绘（Repaint）或由于某种操作引发回流(reflow)时，该线程就会执行

• 注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起（相当于被冻结了），GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。

  2、JS引擎线程

• 也称为JS内核，负责处理Javascript脚本程序。（例如V8引擎）
• JS引擎线程负责解析Javascript脚本，运行代码。
• JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，一个Tab页（renderer进程）中无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序

• 同样注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，所以如果JS执行的时间过长，这样就会造成页面的渲染不连贯，导致页面渲染加载阻塞。

  3、事件触发线程

• 归属于浏览器而不是JS引擎，用来控制事件循环（可以理解，JS引擎自己都忙不过来，需要浏览器另开线程协助）
• 当JS引擎执行代码块如setTimeOut时（也可来自浏览器内核的其他线程,如鼠标点击、AJAX异步请求等），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，该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JS引擎的处理

• 注意，由于JS的单线程关系，所以这些待处理队列中的事件都得排队等待JS引擎处理（当JS引擎空闲时才会去执行）

  4、定时触发器线程

• 传说中的setInterval与setTimeout所在线程
• 浏览器定时计数器并不是由JavaScript引擎计数的,（因为JavaScript引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确）
• 因此通过单独线程来计时并触发定时（计时完毕后，添加到事件队列中，等待JS引擎空闲后执行）

• 注意，W3C在HTML标准中规定，规定要求setTimeout中低于4ms的时间间隔算为4ms。

  5、异步http请求线程

• 在XMLHttpRequest连接后是通过浏览器新开一个线程请求

• 将检测到状态变更时，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。

  五、JS的运行机制

  • JS分为同步任务和异步任务
  • 同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
  • 主线程之外，事件触发线程管理着一个任务队列，只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。
  • 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕（此时JS引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中，开始执行。

macrotask（宏任务）与microtask（微任务）

JS中分为两种任务类型：macrotask和microtask，在ECMAScript中，microtask称为jobs，macrotask可称为task。

1、macrotask（又称之为宏任务），可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）

• 每一个task会从头到尾将这个任务执行完毕，不会执行其它

• 浏览器为了能够使得JS内部task与DOM任务能够有序的执行，会在一个task执行结束后，在下一个 task 执行开始前，对页面进行重新渲染

  2、microtask（又称为微任务），可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务

• 也就是说，在当前task任务后，下一个task之前，在渲染之前
• 所以它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染

• 也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的所有microtask都执行完毕（在渲染前）

  3、分别什么样的场景会形成macrotask和microtask呢？

  macrotask：主代码块，setTimeout，setInterval等（可以看到，事件队列中的每一个事件都是一个macrotask）
  microtask：Promise，process.nextTick等

  4、总结下运行机制：

• 执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）
• 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
• 宏任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有微任务（依次执行）
• 当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染

• 渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）
  

  关于macrotask与microtask，举个栗子：

  console.log('script start');
  
  setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
  }, 0);
  
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise1');
  }).then(function() {
    console.log('promise2');
  });
  
  console.log('script end');

  由上可知，正确执行顺序是这样子的：

  script start
  script end
  promise1
  promise2
  setTimeout