从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制的一次系统梳理

时间：2023-03-09 02:05:30
从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制的一次系统梳理

前言

见解有限，如有描述不当之处，请帮忙及时指出，如有错误，会及时修正。

----------超长文+多图预警，需要花费不少时间。----------

如果看完本文后，还对进程线程傻傻分不清，不清楚浏览器多进程、浏览器内核多线程、JS单线程、JS运行机制的区别。那么请回复我，一定是我写的还不够清晰，我来改。。。

----------正文开始----------

最近发现有不少介绍JS单线程运行机制的文章，但是发现很多都仅仅是介绍某一部分的知识，而且各个地方的说法还不统一，容易造成困惑。

因此准备梳理这块知识点，结合已有的认知，基于网上的大量参考资料，

从浏览器多进程到JS单线程，将JS引擎的运行机制系统的梳理一遍。

展现形式：由于是属于系统梳理型，就没有由浅入深了，而是从头到尾的梳理知识体系，

重点是将关键节点的知识点串联起来，而不是仅仅剖析某一部分知识。

内容是：从浏览器进程，再到浏览器内核运行，再到JS引擎单线程，再到JS事件循环机制，从头到尾系统的梳理一遍，摆脱碎片化，形成一个知识体系

目标是：看完这篇文章后，对浏览器多进程，JS单线程，JS事件循环机制这些都能有一定理解，

有一个知识体系骨架，而不是似懂非懂的感觉。

另外，本文适合有一定经验的前端人员，新手请规避，避免受到过多的概念冲击。可以先存起来，有了一定理解后再看，也可以分成多批次观看，避免过度疲劳。

大纲

  • 区分进程和线程

  • 浏览器是多进程的

    • 浏览器都包含哪些进程？

    • 浏览器多进程的优势

    • 重点是浏览器内核（渲染进程）

    • Browser进程和浏览器内核（Renderer进程）的通信过程

  • 梳理浏览器内核中线程之间的关系

    • GUI渲染线程与JS引擎线程互斥

    • JS阻塞页面加载

    • WebWorker，JS的多线程？

    • WebWorker与SharedWorker

  • 简单梳理下浏览器渲染流程

    • load事件与DOMContentLoaded事件的先后

    • css加载是否会阻塞dom树渲染？

    • 普通图层和复合图层

  • 从Event Loop谈JS的运行机制

    • 事件循环机制进一步补充

    • 单独说说定时器

    • setTimeout而不是setInterval

  • 事件循环进阶：macrotask与microtask

  • 写在最后的话

区分进程和线程

线程和进程区分不清，是很多新手都会犯的错误，没有关系。这很正常。先看看下面这个形象的比喻：

- 进程是一个工厂，工厂有它的独立资源

- 工厂之间相互独立

- 线程是工厂中的工人，多个工人协作完成任务

- 工厂内有一个或多个工人

- 工人之间共享空间

再完善完善概念：

- 工厂的资源 -> 系统分配的内存（独立的一块内存）

- 工厂之间的相互独立 -> 进程之间相互独立

- 多个工人协作完成任务 -> 多个线程在进程中协作完成任务

- 工厂内有一个或多个工人 -> 一个进程由一个或多个线程组成

- 工人之间共享空间 -> 同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间（包括代码段、数据集、堆等）

然后再巩固下：

如果是windows电脑中，可以打开任务管理器，可以看到有一个后台进程列表。对，那里就是查看进程的地方，而且可以看到每个进程的内存资源信息以及cpu占有率。

从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制的一次系统梳理

所以，应该更容易理解了：进程是cpu资源分配的最小单位（系统会给它分配内存）

最后，再用较为官方的术语描述一遍：

  • 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）

  • 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）

tips

  • 不同进程之间也可以通信，不过代价较大

  • 现在，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）

浏览器是多进程的

理解了进程与线程了区别后，接下来对浏览器进行一定程度上的认识：（先看下简化理解）

  • 浏览器是多进程的

  • 浏览器之所以能够运行，是因为系统给它的进程分配了资源（cpu、内存）

  • 简单点理解，每打开一个Tab页，就相当于创建了一个独立的浏览器进程。

关于以上几点的验证，请再第一张图：

从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制的一次系统梳理

图中打开了Chrome浏览器的多个标签页，然后可以在Chrome的任务管理器中看到有多个进程（分别是每一个Tab页面有一个独立的进程，以及一个主进程）。

感兴趣的可以自行尝试下，如果再多打开一个Tab页，进程正常会+1以上

注意：在这里浏览器应该也有自己的优化机制，有时候打开多个tab页后，可以在Chrome任务管理器中看到，有些进程被合并了

（所以每一个Tab标签对应一个进程并不一定是绝对的）

浏览器都包含哪些进程？

知道了浏览器是多进程后，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。作用有

    • 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

强化记忆：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），如图

从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制的一次系统梳理

另外，可以通过Chrome的更多工具 -> 任务管理器自行验证

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：

  • 避免单个page crash影响整个浏览器

  • 避免第三方插件crash影响整个浏览器

  • 多进程充分利用多核优势

  • 方便使用沙盒模型隔离插件等进程，提高浏览器稳定性

简单点理解：如果浏览器是单进程，那么某个Tab页崩溃了，就影响了整个浏览器，体验有多差；同理如果是单进程，插件崩溃了也会影响整个浏览器；而且多进程还有其它的诸多优势。。。

当然，内存等资源消耗也会更大，有点空间换时间的意思。

重点是浏览器内核（渲染进程）

重点来了，我们可以看到，上面提到了这么多的进程，那么，对于普通的前端操作来说，最终要的是什么呢？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。接下来重点分析这个进程

请牢记，浏览器的渲染进程是多线程的（这点如果不理解，请回头看进程和线程的区分）

终于到了线程这个概念了

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