前言

見解有限，如有描述不當(dāng)之處，請幫忙及時指出，如有錯誤，會及時修正。

———-超長文+多圖預(yù)警，需要花費不少時間。———-

如果看完本文后，還對進程線程傻傻分不清，不清楚瀏覽器多進程、瀏覽器內(nèi)核多線程、JS單線程、JS運行機制的區(qū)別。那么請回復(fù)我，一定是我寫的還不夠清晰，我來改。。。

———-正文開始———-

最近發(fā)現(xiàn)有不少介紹JS單線程運行機制的文章，但是發(fā)現(xiàn)很多都僅僅是介紹某一部分的知識，而且各個地方的說法還不統(tǒng)一，容易造成困惑。 因此準(zhǔn)備梳理這塊知識點，結(jié)合已有的認知，基于網(wǎng)上的大量參考資料， 從瀏覽器多進程到JS單線程，將JS引擎的運行機制系統(tǒng)的梳理一遍。

展現(xiàn)形式：由于是屬于系統(tǒng)梳理型，就沒有由淺入深了，而是從頭到尾的梳理知識體系， 重點是將關(guān)鍵節(jié)點的知識點串聯(lián)起來，而不是僅僅剖析某一部分知識。

內(nèi)容是：從瀏覽器進程，再到瀏覽器內(nèi)核運行，再到JS引擎單線程，再到JS事件循環(huán)機制，從頭到尾系統(tǒng)的梳理一遍，擺脫碎片化，形成一個知識體系

目標(biāo)是：看完這篇文章后，對瀏覽器多進程，JS單線程，JS事件循環(huán)機制這些都能有一定理解， 有一個知識體系骨架，而不是似懂非懂的感覺。

另外，本文適合有一定經(jīng)驗的前端人員， 新手請規(guī)避 ，避免受到過多的概念沖擊。可以先存起來，有了一定理解后再看，也可以分成多批次觀看，避免過度疲勞。

大綱

區(qū)分進程和線程

瀏覽器是多進程的

瀏覽器都包含哪些進程？

瀏覽器多進程的優(yōu)勢

重點是瀏覽器內(nèi)核（渲染進程）

Browser進程和瀏覽器內(nèi)核（Renderer進程）的通信過程

梳理瀏覽器內(nèi)核中線程之間的關(guān)系

GUI渲染線程與JS引擎線程互斥

JS阻塞頁面加載

WebWorker，JS的多線程？

WebWorker與SharedWorker

簡單梳理下瀏覽器渲染流程

load事件與DOMContentLoaded事件的先后

css加載是否會阻塞dom樹渲染？

普通圖層和復(fù)合圖層

從Event Loop談JS的運行機制

事件循環(huán)機制進一步補充

單獨說說定時器

setTimeout而不是setInterval

事件循環(huán)進階：macrotask與microtask

寫在最后的話

區(qū)分進程和線程

線程和進程區(qū)分不清，是很多新手都會犯的錯誤，沒有關(guān)系。這很正常。先看看下面這個形象的比喻：

- 進程是一個工廠，工廠有它的獨立資源- 工廠之間相互獨立- 線程是工廠中的工人，多個工人協(xié)作完成任務(wù)- 工廠內(nèi)有一個或多個工人- 工人之間共享空間

再完善完善概念：

- 工廠的資源 -> 系統(tǒng)分配的內(nèi)存（獨立的一塊內(nèi)存）- 工廠之間的相互獨立 -> 進程之間相互獨立- 多個工人協(xié)作完成任務(wù) -> 多個線程在進程中協(xié)作完成任務(wù)- 工廠內(nèi)有一個或多個工人 -> 一個進程由一個或多個線程組成- 工人之間共享空間 -> 同一進程下的各個線程之間共享程序的內(nèi)存空間（包括代碼段、數(shù)據(jù)集、堆等）

然后再鞏固下：

如果是windows電腦中，可以打開任務(wù)管理器，可以看到有一個后臺進程列表。對，那里就是查看進程的地方，而且可以看到每個進程的內(nèi)存資源信息以及cpu占有率。

所以，應(yīng)該更容易理解了： 進程是cpu資源分配的最小單位（系統(tǒng)會給它分配內(nèi)存）

最后，再用較為官方的術(shù)語描述一遍：

進程是cpu資源分配的最小單位（是能擁有資源和獨立運行的最小單位）

線程是cpu調(diào)度的最小單位（線程是建立在進程的基礎(chǔ)上的一次程序運行單位，一個進程中可以有多個線程）

tips

不同進程之間也可以通信，不過代價較大

現(xiàn)在，一般通用的叫法： 單線程與多線程 ，都是指 在一個進程內(nèi) 的單和多。（所以核心還是得屬于一個進程才行）

瀏覽器是多進程的

理解了進程與線程了區(qū)別后，接下來對瀏覽器進行一定程度上的認識：（先看下簡化理解）

瀏覽器是多進程的

瀏覽器之所以能夠運行，是因為系統(tǒng)給它的進程分配了資源（cpu、內(nèi)存）

簡單點理解，每打開一個Tab頁，就相當(dāng)于創(chuàng)建了一個獨立的瀏覽器進程。

關(guān)于以上幾點的驗證， 請再第一張圖 ：

圖中打開了 Chrome 瀏覽器的多個標(biāo)簽頁，然后可以在 Chrome的任務(wù)管理器 中看到有多個進程（分別是每一個Tab頁面有一個獨立的進程，以及一個主進程）。 感興趣的可以自行嘗試下，如果再多打開一個Tab頁，進程正常會+1以上

注意：在這里瀏覽器應(yīng)該也有自己的優(yōu)化機制，有時候打開多個tab頁后，可以在Chrome任務(wù)管理器中看到，有些進程被合并了 （所以每一個Tab標(biāo)簽對應(yīng)一個進程并不一定是絕對的）

瀏覽器都包含哪些進程？

知道了瀏覽器是多進程后，再來看看它到底包含哪些進程：（為了簡化理解，僅列舉主要進程）

Browser進程：瀏覽器的主進程（負責(zé)協(xié)調(diào)、主控），只有一個。作用有

負責(zé)瀏覽器界面顯示，與用戶交互。如前進，后退等

負責(zé)各個頁面的管理，創(chuàng)建和銷毀其他進程

將Renderer進程得到的內(nèi)存中的Bitmap，繪制到用戶界面上

網(wǎng)絡(luò)資源的管理，下載等

第三方插件進程：每種類型的插件對應(yīng)一個進程，僅當(dāng)使用該插件時才創(chuàng)建

GPU進程：最多一個，用于3D繪制等

瀏覽器渲染進程（瀏覽器內(nèi)核）（Renderer進程，內(nèi)部是多線程的）：默認每個Tab頁面一個進程，互不影響。主要作用為

頁面渲染，腳本執(zhí)行，事件處理等

強化記憶： 在瀏覽器中打開一個網(wǎng)頁相當(dāng)于新起了一個進程（進程內(nèi)有自己的多線程）

當(dāng)然，瀏覽器有時會將多個進程合并（譬如打開多個空白標(biāo)簽頁后，會發(fā)現(xiàn)多個空白標(biāo)簽頁被合并成了一個進程），如圖

另外，可以通過Chrome的 更多工具 -> 任務(wù)管理器 自行驗證

瀏覽器多進程的優(yōu)勢

相比于單進程瀏覽器，多進程有如下優(yōu)點：

避免單個page crash影響整個瀏覽器

避免第三方插件crash影響整個瀏覽器

多進程充分利用多核優(yōu)勢

方便使用沙盒模型隔離插件等進程，提高瀏覽器穩(wěn)定性

簡單點理解： 如果瀏覽器是單進程，那么某個Tab頁崩潰了，就影響了整個瀏覽器，體驗有多差；同理如果是單進程，插件崩潰了也會影響整個瀏覽器；而且多進程還有其它的諸多優(yōu)勢。。。

當(dāng)然，內(nèi)存等資源消耗也會更大，有點空間換時間的意思。

重點是瀏覽器內(nèi)核（渲染進程）

重點來了，我們可以看到，上面提到了這么多的進程，那么，對于普通的前端操作來說，最終要的是什么呢？答案是 渲染進程

可以這樣理解，頁面的渲染，JS的執(zhí)行，事件的循環(huán)，都在這個進程內(nèi)進行。接下來重點分析這個進程

請牢記，瀏覽器的渲染進程是多線程的（這點如果不理解， 請回頭看進程和線程的區(qū)分 ）

終于到了線程這個概念了:sob:，好親切。那么接下來看看它都包含了哪些線程（列舉一些主要常駐線程）：

GUI渲染線程

負責(zé)渲染瀏覽器界面，解析HTML，CSS，構(gòu)建DOM樹和RenderObject樹，布局和繪制等。

當(dāng)界面需要重繪（Repaint）或由于某種操作引發(fā)回流(reflow)時，該線程就會執(zhí)行

注意， GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的 ，當(dāng)JS引擎執(zhí)行時GUI線程會被掛起（相當(dāng)于被凍結(jié)了），GUI更新會被保存在一個隊列中 等到JS引擎空閑時 立即被執(zhí)行。

JS引擎線程

也稱為JS內(nèi)核，負責(zé)處理Javascript腳本程序。（例如V8引擎）

JS引擎線程負責(zé)解析Javascript腳本，運行代碼。

JS引擎一直等待著任務(wù)隊列中任務(wù)的到來，然后加以處理，瀏覽器無論什么時候都只有一個JS線程在運行JS程序

同樣注意， GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的 ，所以如果JS執(zhí)行的時間過長，這樣就會造成頁面的渲染不連貫，導(dǎo)致頁面渲染加載阻塞。

事件觸發(fā)線程

歸屬于瀏覽器而不是JS引擎，用來控制事件循環(huán)（可以理解，JS引擎自己都忙不過來，需要瀏覽器另開線程協(xié)助）

當(dāng)JS引擎執(zhí)行代碼塊如setTimeOut時（也可來自瀏覽器內(nèi)核的其他線程,如鼠標(biāo)點擊、AJAX異步請求等），會將對應(yīng)任務(wù)添加到事件線程中

當(dāng)對應(yīng)的事件符合觸發(fā)條件被觸發(fā)時，該線程會把事件添加到待處理隊列的隊尾，等待JS引擎的處理

注意，由于JS的單線程關(guān)系，所以這些待處理隊列中的事件都得排隊等待JS引擎處理（當(dāng)JS引擎空閑時才會去執(zhí)行）

定時觸發(fā)器線程

傳說中的 setInternal 與 setTimeout 所在線程

瀏覽器定時計數(shù)器并不是由JavaScript引擎計數(shù)的,（因為JavaScript引擎是單線程的, 如果處于阻塞線程狀態(tài)就會影響記計時的準(zhǔn)確）

因此通過單獨線程來計時并觸發(fā)定時（計時完畢后，添加到事件隊列中，等待JS引擎空閑后執(zhí)行）

注意，W3C在HTML標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，規(guī)定要求setTimeout中低于4ms的時間間隔算為4ms。

異步http請求線程

在XMLHttpRequest在連接后是通過瀏覽器新開一個線程請求

將檢測到狀態(tài)變更時，如果設(shè)置有回調(diào)函數(shù)，異步線程就 產(chǎn)生狀態(tài)變更事件 ，將這個回調(diào)再放入事件隊列中。再由JavaScript引擎執(zhí)行。

看到這里，如果覺得累了，可以先休息下，這些概念需要被消化，畢竟后續(xù)將提到的事件循環(huán)機制就是基于 事件觸發(fā)線程 的，所以如果僅僅是看某個碎片化知識， 可能會有一種似懂非懂的感覺。要完成的梳理一遍才能快速沉淀，不易遺忘。放張圖鞏固下吧：

再說一點，為什么JS引擎是單線程的？額，這個問題其實應(yīng)該沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，譬如，可能僅僅是因為由于多線程的復(fù)雜性，譬如多線程操作一般要加鎖，因此最初設(shè)計時選擇了單線程。。。

Browser進程和瀏覽器內(nèi)核（Renderer進程）的通信過程

看到這里，首先，應(yīng)該對瀏覽器內(nèi)的進程和線程都有一定理解了，那么接下來，再談?wù)劄g覽器的Browser進程（控制進程）是如何和內(nèi)核通信的， 這點也理解后，就可以將這部分的知識串聯(lián)起來，從頭到尾有一個完整的概念。

如果自己打開任務(wù)管理器，然后打開一個瀏覽器，就可以看到： 任務(wù)管理器中出現(xiàn)了兩個進程（一個是主控進程，一個則是打開Tab頁的渲染進程） ， 然后在這前提下，看下整個的過程：(簡化了很多)

Browser進程收到用戶請求，首先需要獲取頁面內(nèi)容（譬如通過網(wǎng)絡(luò)下載資源），隨后將該任務(wù)通過RendererHost接口傳遞給Render進程

Renderer進程的Renderer接口收到消息，簡單解釋后，交給渲染線程，然后開始渲染

渲染線程接收請求，加載網(wǎng)頁并渲染網(wǎng)頁，這其中可能需要Browser進程獲取資源和需要GPU進程來幫助渲染

當(dāng)然可能會有JS線程操作DOM（這樣可能會造成回流并重繪）

最后Render進程將結(jié)果傳遞給Browser進程

Browser進程接收到結(jié)果并將結(jié)果繪制出來

這里繪一張簡單的圖：（很簡化）

看完這一整套流程，應(yīng)該對瀏覽器的運作有了一定理解了，這樣有了知識架構(gòu)的基礎(chǔ)后，后續(xù)就方便往上填充內(nèi)容。

這塊再往深處講的話就涉及到瀏覽器內(nèi)核源碼解析了，不屬于本文范圍。

如果這一塊要深挖，建議去讀一些瀏覽器內(nèi)核源碼解析文章，或者可以先看看參考下來源中的第一篇文章，寫的不錯

梳理瀏覽器內(nèi)核中線程之間的關(guān)系

到了這里，已經(jīng)對瀏覽器的運行有了一個整體的概念，接下來，先簡單梳理一些概念

GUI渲染線程與JS引擎線程互斥

由于JavaScript是可操縱DOM的，如果在修改這些元素屬性同時渲染界面（即JS線程和UI線程同時運行），那么渲染線程前后獲得的元素數(shù)據(jù)就可能不一致了。

因此為了防止渲染出現(xiàn)不可預(yù)期的結(jié)果，瀏覽器設(shè)置GUI渲染線程與JS引擎為互斥的關(guān)系，當(dāng)JS引擎執(zhí)行時GUI線程會被掛起， GUI更新則會被保存在一個隊列中等到JS引擎線程空閑時立即被執(zhí)行。

JS阻塞頁面加載

從上述的互斥關(guān)系，可以推導(dǎo)出，JS如果執(zhí)行時間過長就會阻塞頁面。

譬如，假設(shè)JS引擎正在進行巨量的計算，此時就算GUI有更新，也會被保存到隊列中，等待JS引擎空閑后執(zhí)行。 然后，由于巨量計算，所以JS引擎很可能很久很久后才能空閑，自然會感覺到巨卡無比。

所以，要盡量避免JS執(zhí)行時間過長，這樣就會造成頁面的渲染不連貫，導(dǎo)致頁面渲染加載阻塞的感覺。

WebWorker，JS的多線程？

前文中有提到JS引擎是單線程的，而且JS執(zhí)行時間過長會阻塞頁面，那么JS就真的對cpu密集型計算無能為力么？

所以，后來HTML5中支持了 Web Worker 。

MDN的官方解釋是：

Web Worker為Web內(nèi)容在后臺線程中運行腳本提供了一種簡單的方法。線程可以執(zhí)行任務(wù)而不干擾用戶界面一個worker是使用一個構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的一個對象(e.g. Worker()) 運行一個命名的JavaScript文件 這個文件包含將在工作線程中運行的代碼; workers 運行在另一個全局上下文中,不同于當(dāng)前的window因此，使用 window快捷方式獲取當(dāng)前全局的范圍 (而不是self) 在一個 Worker 內(nèi)將返回錯誤

這樣理解下：

創(chuàng)建Worker時，JS引擎向瀏覽器申請開一個子線程（子線程是瀏覽器開的，完全受主線程控制，而且不能操作DOM）

JS引擎線程與worker線程間通過特定的方式通信（postMessage API，需要通過序列化對象來與線程交互特定的數(shù)據(jù)）

所以，如果有非常耗時的工作，請單獨開一個Worker線程，這樣里面不管如何翻天覆地都不會影響JS引擎主線程， 只待計算出結(jié)果后，將結(jié)果通信給主線程即可，perfect!

而且注意下， JS引擎是單線程的 ，這一點的本質(zhì)仍然未改變，Worker可以理解是瀏覽器給JS引擎開的外掛，專門用來解決那些大量計算問題。

其它，關(guān)于Worker的詳解就不是本文的范疇了，因此不再贅述。

WebWorker與SharedWorker

既然都到了這里，就再提一下 SharedWorker （避免后續(xù)將這兩個概念搞混）

WebWorker只屬于某個頁面，不會和其他頁面的Render進程（瀏覽器內(nèi)核進程）共享

所以Chrome在Render進程中（每一個Tab頁就是一個render進程）創(chuàng)建一個新的線程來運行Worker中的JavaScript程序。

SharedWorker是瀏覽器所有頁面共享的，不能采用與Worker同樣的方式實現(xiàn)，因為它不隸屬于某個Render進程，可以為多個Render進程共享使用

所以Chrome瀏覽器為SharedWorker單獨創(chuàng)建一個進程來運行JavaScript程序，在瀏覽器中每個相同的JavaScript只存在一個SharedWorker進程，不管它被創(chuàng)建多少次。

看到這里，應(yīng)該就很容易明白了，本質(zhì)上就是進程和線程的區(qū)別。SharedWorker由獨立的進程管理，WebWorker只是屬于render進程下的一個線程

簡單梳理下瀏覽器渲染流程

本來是直接計劃開始談JS運行機制的，但想了想，既然上述都一直在談瀏覽器，直接跳到JS可能再突兀，因此，中間再補充下瀏覽器的渲染流程（簡單版本）

為了簡化理解，前期工作直接省略成：（要展開的或完全可以寫另一篇超長文）

- 瀏覽器輸入url，瀏覽器主進程接管，開一個下載線程，然后進行 http請求（略去DNS查詢，IP尋址等等操作），然后等待響應(yīng)，獲取內(nèi)容，隨后將內(nèi)容通過RendererHost接口轉(zhuǎn)交給Renderer進程- 瀏覽器渲染流程開始

瀏覽器器內(nèi)核拿到內(nèi)容后，渲染大概可以劃分成以下幾個步驟：

解析html建立dom樹

解析css構(gòu)建render樹（將CSS代碼解析成樹形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合DOM合并成render樹）

布局render樹（Layout/reflow），負責(zé)各元素尺寸、位置的計算

繪制render樹（paint），繪制頁面像素信息

瀏覽器會將各層的信息發(fā)送給GPU，GPU會將各層合成（composite），顯示在屏幕上。

所有詳細步驟都已經(jīng)略去，渲染完畢后就是 load 事件了，之后就是自己的JS邏輯處理了

既然略去了一些詳細的步驟，那么就提一些可能需要注意的細節(jié)把。

load事件與DOMContentLoaded事件的先后

上面提到，渲染完畢后會觸發(fā) load 事件，那么你能分清楚 load 事件與 DOMContentLoaded 事件的先后么？

很簡單，知道它們的定義就可以了：

當(dāng) DOMContentLoaded 事件觸發(fā)時，僅當(dāng)DOM加載完成，不包括樣式表，圖片。 (譬如如果有async加載的腳本就不一定完成)

當(dāng) onload 事件觸發(fā)時，頁面上所有的DOM，樣式表，腳本，圖片都已經(jīng)加載完成了。 （渲染完畢了）

所以，順序是： DOMContentLoaded -> load

css加載是否會阻塞dom樹渲染？

這里說的是頭部引入css的情況

首先，我們都知道： css是由單獨的下載線程異步下載的。

然后再說下幾個現(xiàn)象：

css加載不會阻塞DOM樹解析（異步加載時DOM照常構(gòu)建）

但會阻塞render樹渲染（渲染時需等css加載完畢，因為render樹需要css信息）

這可能也是瀏覽器的一種優(yōu)化機制。

因為你加載css的時候，可能會修改下面DOM節(jié)點的樣式， 如果css加載不阻塞render樹渲染的話，那么當(dāng)css加載完之后， render樹可能又得重新重繪或者回流了，這就造成了一些沒有必要的損耗。 所以干脆就先把DOM樹的結(jié)構(gòu)先解析完，把可以做的工作做完，然后等你css加載完之后， 在根據(jù)最終的樣式來渲染render樹，這種做法性能方面確實會比較好一點。

普通圖層和復(fù)合圖層

渲染步驟中就提到了 composite 概念。

可以簡單的這樣理解，瀏覽器渲染的圖層一般包含兩大類： 普通圖層 以及 復(fù)合圖層

首先，普通文檔流內(nèi)可以理解為一個復(fù)合圖層（這里稱為 默認復(fù)合層 ，里面不管添加多少元素，其實都是在同一個復(fù)合圖層中）

其次，absolute布局（fixed也一樣），雖然可以脫離普通文檔流，但它仍然屬于 默認復(fù)合層 。

然后，可以通過 硬件加速 的方式，聲明一個 新的復(fù)合圖層 ，它會單獨分配資源 （當(dāng)然也會脫離普通文檔流，這樣一來，不管這個復(fù)合圖層中怎么變化，也不會影響 默認復(fù)合層 里的回流重繪）

可以簡單理解下： GPU中，各個復(fù)合圖層是單獨繪制的，所以互不影響 ，這也是為什么某些場景硬件加速效果一級棒

可以 Chrome源碼調(diào)試 -> More Tools -> Rendering -> Layer borders 中看到，黃色的就是復(fù)合圖層信息

如下圖。可以驗證上述的說法

如何變成復(fù)合圖層（硬件加速）

將該元素變成一個復(fù)合圖層，就是傳說中的硬件加速技術(shù)

最常用的方式： translate3d 、 translateZ

opacity 屬性/過渡動畫（需要動畫執(zhí)行的過程中才會創(chuàng)建合成層，動畫沒有開始或結(jié)束后元素還會回到之前的狀態(tài)）

will-chang 屬性（這個比較偏僻），一般配合opacity與translate使用（而且經(jīng)測試，除了上述可以引發(fā)硬件加速的屬性外，其它屬性并不會變成復(fù)合層）， 作用是提前告訴瀏覽器要變化，這樣瀏覽器會開始做一些優(yōu)化工作（這個最好用完后就釋放）

<video><iframe><canvas><webgl> 等元素

其它，譬如以前的flash插件

absolute和硬件加速的區(qū)別

可以看到，absolute雖然可以脫離普通文檔流，但是無法脫離默認復(fù)合層。 所以，就算absolute中信息改變時不會改變普通文檔流中render樹， 但是，瀏覽器最終繪制時，是整個復(fù)合層繪制的，所以absolute中信息的改變，仍然會影響整個復(fù)合層的繪制。 （瀏覽器會重繪它，如果復(fù)合層中內(nèi)容多，absolute帶來的繪制信息變化過大，資源消耗是非常嚴(yán)重的）

而硬件加速直接就是在另一個復(fù)合層了（另起爐灶），所以它的信息改變不會影響默認復(fù)合層 （當(dāng)然了，內(nèi)部肯定會影響屬于自己的復(fù)合層），僅僅是引發(fā)最后的合成（輸出視圖）

復(fù)合圖層的作用？

一般一個元素開啟硬件加速后會變成復(fù)合圖層，可以獨立于普通文檔流中，改動后可以避免整個頁面重繪，提升性能

但是盡量不要大量使用復(fù)合圖層，否則由于資源消耗過度，頁面反而會變的更卡

硬件加速時請使用index

使用硬件加速時，盡可能的使用index，防止瀏覽器默認給后續(xù)的元素創(chuàng)建復(fù)合層渲染

具體的原理時這樣的： webkit CSS3中，如果這個元素添加了硬件加速，并且index層級比較低， 那么在這個元素的后面其它元素（層級比這個元素高的，或者相同的，并且releative或absolute屬性相同的）， 會默認變?yōu)閺?fù)合層渲染，如果處理不當(dāng)會極大的影響性能

簡單點理解，其實可以認為是一個隱式合成的概念： 如果a是一個復(fù)合圖層，而且b在a上面，那么b也會被隱式轉(zhuǎn)為一個復(fù)合圖層 ，這點需要特別注意

另外，這個問題可以在這個地址看到重現(xiàn)（原作者分析的挺到位的，直接上鏈接）：

http://web.jobbole.com/83575/

從Event Loop談JS的運行機制

到此時，已經(jīng)是屬于瀏覽器頁面初次渲染完畢后的事情，JS引擎的一些運行機制分析。

注意，這里不談 可執(zhí)行上下文 ， VO ， scop chain 等概念（這些完全可以整理成另一篇文章了），這里主要是結(jié)合 Event Loop 來談JS代碼是如何執(zhí)行的。

讀這部分的前提是已經(jīng)知道了JS引擎是單線程，而且這里會用到上文中的幾個概念：（如果不是很理解，可以回頭溫習(xí)）

JS引擎線程

事件觸發(fā)線程

定時觸發(fā)器線程

然后再理解一個概念：

JS分為同步任務(wù)和異步任務(wù)

同步任務(wù)都在主線程上執(zhí)行，形成一個 執(zhí)行棧

主線程之外， 事件觸發(fā)線程 管理著一個 任務(wù)隊列 ，只要異步任務(wù)有了運行結(jié)果，就在 任務(wù)隊列 之中放置一個事件。

一旦 執(zhí)行棧 中的所有同步任務(wù)執(zhí)行完畢（此時JS引擎空閑），系統(tǒng)就會讀取 任務(wù)隊列 ，將可運行的異步任務(wù)添加到可執(zhí)行棧中，開始執(zhí)行。

看圖：

看到這里，應(yīng)該就可以理解了：為什么有時候setTimeout推入的事件不能準(zhǔn)時執(zhí)行？因為可能在它推入到事件列表時，主線程還不空閑，正在執(zhí)行其它代碼， 所以自然有誤差。

事件循環(huán)機制進一步補充

這里就直接引用一張圖片來協(xié)助理解：（參考自Philip Roberts的演講《 Help, I’m stuck in an event-loop 》）

上圖大致描述就是：

主線程運行時會產(chǎn)生執(zhí)行棧， 棧中的代碼調(diào)用某些api時，它們會在事件隊列中添加各種事件（當(dāng)滿足觸發(fā)條件后，如ajax請求完畢）

而棧中的代碼執(zhí)行完畢，就會讀取事件隊列中的事件，去執(zhí)行那些回調(diào)

如此循環(huán)

注意，總是要等待棧中的代碼執(zhí)行完畢后才會去讀取事件隊列中的事件

單獨說說定時器

上述事件循環(huán)機制的核心是：JS引擎線程和事件觸發(fā)線程

但事件上，里面還有一些隱藏細節(jié)，譬如調(diào)用 setTimeout 后，是如何等待特定時間后才添加到事件隊列中的？

是JS引擎檢測的么？當(dāng)然不是了。它是由 定時器線程 控制（因為JS引擎自己都忙不過來，根本無暇分身）

為什么要單獨的定時器線程？因為JavaScript引擎是單線程的, 如果處于阻塞線程狀態(tài)就會影響記計時的準(zhǔn)確，因此很有必要單獨開一個線程用來計時。

什么時候會用到定時器線程？ 當(dāng)使用 setTimeout 或 setInterval 時 ，它需要定時器線程計時，計時完成后就會將特定的事件推入事件隊列中。

譬如:

setTimeout(function(){ console.log(’hello!’);}, 1000);

這段代碼的作用是當(dāng) 1000 毫秒計時完畢后（由定時器線程計時），將回調(diào)函數(shù)推入事件隊列中，等待主線程執(zhí)行

setTimeout(function(){ console.log(’hello!’);}, 0);console.log(’begin’);

這段代碼的效果是最快的時間內(nèi)將回調(diào)函數(shù)推入事件隊列中，等待主線程執(zhí)行

注意：

執(zhí)行結(jié)果是：先 begin 后 hello!

雖然代碼的本意是0毫秒后就推入事件隊列，但是W3C在HTML標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，規(guī)定要求setTimeout中低于4ms的時間間隔算為4ms。 (不過也有一說是不同瀏覽器有不同的最小時間設(shè)定)

就算不等待4秒，就算假設(shè)0毫秒就推入事件隊列，也會先執(zhí)行 begin （因為只有可執(zhí)行棧內(nèi)空了后才會主動讀取事件隊列）

setTimeout而不是setInterval

用setTimeout模擬定期計時和直接用setInterval是有區(qū)別的。

因為每次setTimeout計時到后就會去執(zhí)行，然后執(zhí)行一段時間后才會繼續(xù)setTimeout，中間就多了誤差 （誤差多少與代碼執(zhí)行時間有關(guān)）

而setInterval則是每次都精確的隔一段時間推入一個事件 （但是，事件的實際執(zhí)行時間不一定就準(zhǔn)確，還有可能是這個事件還沒執(zhí)行完畢，下一個事件就來了）

而且setInterval有一些比較致命的問題就是：

累計效應(yīng)（上面提到的），如果setInterval代碼在（setInterval）再次添加到隊列之前還沒有完成執(zhí)行， 就會導(dǎo)致定時器代碼連續(xù)運行好幾次，而之間沒有間隔。 就算正常間隔執(zhí)行，多個setInterval的代碼執(zhí)行時間可能會比預(yù)期小（因為代碼執(zhí)行需要一定時間）

譬如像iOS的webview,或者Safari等瀏覽器中都有一個特點， 在滾動的時候是不執(zhí)行JS的 ， 如果使用了setInterval，會發(fā)現(xiàn)在滾動結(jié)束后會執(zhí)行多次由于滾動不執(zhí)行JS積攢回調(diào)， 如果回調(diào)執(zhí)行時間過長,就會非常容器造成卡頓問題和一些不可知的錯誤

而且把瀏覽器最小化顯示等操作時，setInterval并不是不執(zhí)行程序， 它會把setInterval的回調(diào)函數(shù)放在隊列中，等瀏覽器窗口再次打開時，一瞬間全部執(zhí)行時

所以，鑒于這么多但問題，目前一般認為的最佳方案是： 用setTimeout模擬setInterval，或者特殊場合直接用requestAnimationFrame

事件循環(huán)進階：macrotask與microtask

這段參考了參考來源中的第2篇文章（英文版的），（加了下自己的理解重新描述了下）， 強烈推薦有英文基礎(chǔ)的同學(xué)直接觀看原文，作者描述的很清晰，示例也很不錯，如下：

https://jakearchibald.com/2015/tasks-microtasks-queues-and-schedules/

上文中將JS事件循環(huán)機制梳理了一遍，在ES5的情況是夠用了，但是在ES6盛行的現(xiàn)在，仍然會遇到一些問題，譬如下面這題：

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’);

嗯哼，它的正確執(zhí)行順序是這樣子的：

script startscript endpromise1promise2setTimeout

為什么呢？因為Promise里有了一個一個新的概念： microtask

或者，進一步，JS中分為兩種任務(wù)類型： macrotask 和 microtask ，在ECMAScript中，microtask稱為 jobs ，macrotask可稱為 task

它們的定義？區(qū)別？簡單點可以按如下理解：

macrotask（又稱之為宏任務(wù)），可以理解是每次執(zhí)行棧執(zhí)行的代碼就是一個宏任務(wù)（包括每次從事件隊列中獲取一個事件回調(diào)并放到執(zhí)行棧中執(zhí)行）

每一個task會從頭到尾將這個任務(wù)執(zhí)行完畢，不會執(zhí)行其它

瀏覽器為了能夠使得JS內(nèi)部task與DOM任務(wù)能夠有序的執(zhí)行，會在一個task執(zhí)行結(jié)束后，在下一個 task 執(zhí)行開始前，對頁面進行重新渲染 （ task->渲染->task->... ）

microtask（又稱為微任務(wù)），可以理解是在當(dāng)前 task 執(zhí)行結(jié)束后立即執(zhí)行的任務(wù)

也就是說，在當(dāng)前task任務(wù)后，下一個task之前，在渲染之前

所以它的響應(yīng)速度相比setTimeout（setTimeout是task）會更快，因為無需等渲染

也就是說，在某一個macrotask執(zhí)行完后，就會將在它執(zhí)行期間產(chǎn)生的所有microtask都執(zhí)行完畢（在渲染前）

分別很么樣的場景會形成macrotask和microtask呢？

macrotask：主代碼塊，setTimeout，setInterval等（可以看到，事件隊列中的每一個事件都是一個macrotask）

microtask：Promise，process.nextTick等

再根據(jù)線程來理解下：

macrotask中的事件都是放在一個事件隊列中的，而這個隊列由 事件觸發(fā)線程 維護

microtask中的所有微任務(wù)都是添加到微任務(wù)隊列（Job Queues）中，等待當(dāng)前macrotask執(zhí)行完畢后執(zhí)行，而這個隊列由 JS引擎線程維護 （這點由自己理解+推測得出，因為它是在主線程下無縫執(zhí)行的）

所以，總結(jié)下運行機制：

執(zhí)行一個宏任務(wù)（棧中沒有就從事件隊列中獲取）

執(zhí)行過程中如果遇到微任務(wù)，就將它添加到微任務(wù)的任務(wù)隊列中

宏任務(wù)執(zhí)行完畢后，立即執(zhí)行當(dāng)前微任務(wù)隊列中的所有微任務(wù)（依次執(zhí)行）

當(dāng)前宏任務(wù)執(zhí)行完畢，開始檢查渲染，然后GUI線程接管渲染

渲染完畢后，JS線程繼續(xù)接管，開始下一個宏任務(wù)（從事件隊列中獲取）

如圖：

另外，請注意下 Promise 的 polyfill 與官方版本的區(qū)別：

官方版本中，是標(biāo)準(zhǔn)的microtask形式

polyfill，一般都是通過setTimeout模擬的，所以是macrotask形式（目前沒見過有能直接模擬microtask，如果確實有，后續(xù)會修改這部分）

請?zhí)貏e注意這兩點區(qū)別

注意，有一些瀏覽器執(zhí)行結(jié)果不一樣（因為它們可能把microtask當(dāng)成macrotask來執(zhí)行了）， 但是為了簡單，這里不描述一些不標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器下的場景（但記住，有些瀏覽器可能并不標(biāo)準(zhǔn)）

寫在最后的話

看到這里，不知道對JS的運行機制是不是更加理解了，從頭到尾梳理，而不是就某一個碎片化知識應(yīng)該是會更清晰的吧？

同時，也應(yīng)該注意到了JS根本就沒有想象的那么簡單，前端的知識也是無窮無盡，層出不窮的概念、N多易忘的知識點、各式各樣的框架、 底層原理方面也是可以無限的往下深挖，然后你就會發(fā)現(xiàn)，你知道的太少了。。。

另外，本文也打算先告一段落，其它的，如JS詞法解析，可執(zhí)行上下文以及VO等概念就不繼續(xù)在本文中寫了，后續(xù)可以考慮另開新的文章。

最后，喜歡的話，就請給個贊吧！

附錄 博客

初次發(fā)布 2018.01.21 于我個人博客上面

http://www.dailichun.com/2018/01/21/js_singlethread_eventloop.html

參考資料

https://www.cnblogs.com/lhb25/p/how-browsers-work.html

https://jakearchibald.com/2015/tasks-microtasks-queues-and-schedules/

https://segmentfault.com/p/1210000012780980

http://blog.csdn.net/u013510838/article/details/55211033

http://blog.csdn.net/Steward2011/article/details/51319298

http://www.imweb.io/topic/58e3bfa845e5c13468f567d5

https://segmentfault.com/a/1190000008015671

https://juejin.im/post/5a4ed917f265da3e317df515

http://www.cnblogs.com/iovec/p/7904416.html

https://www.cnblogs.com/wyaocn/p/5761163.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html#comment-text

來自：https://dailc.github.io/2018/01/21/js_singlethread_eventloop.html