浏览器进程模型及事件循环机制

原创

白雾茫茫丶

发布于 2025-08-11 09:45:19

2220

文章被收录于专栏：前端开发前端开发

浏览器的进程模型

何为进程

程序运行需要有它自己专属的内存空间，可以把这块内存空间简单的理解为进程

何为线程

有了进程后，就可以运行程序的代码了。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。

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

浏览器内部工作极其复杂，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。

可以在浏览器的任务管理器中查看当前的所有进程：

其中，最主要的进程有：

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
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：渲染进程启动后，会开启一个渲染主线程，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会相互影响。

将来该默认模式可能会有所改变，可参考chrome官方说明文档

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
布局
处理图层
每秒把页面画 60 次
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
......

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

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）

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」

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

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。

JS为何会阻碍渲染？

先看代码：

<body>

      <h1>Mr.Zhang is 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 = '三秒后我才会变化！';

          delay(3000);

        };

      </script>

    </body>

执行结果：

为何点击不会立马发生改变？

触发点击事件，虽然修改文字的代码是立即执行，但是需要重新渲染绘制页面，继而将其包装成绘制任务放至任务队列中去等待执行，而 delay 函数中是指定了三秒钟的死循环时间，浏览器主线程在这三秒钟内不会去执行别的任务，会等待三秒钟完成此任务后再从队列中调度绘制任务去执行。

任务有优先级吗？

任务没有优先级，在消息队列中先进先出，但消息队列是有优先级的

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。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

随着浏览器的复杂度急剧提升，W3C 不再使用宏队列的说法

在目前 Chrome浏览器 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」

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)

测试延时队列与交互队列的执行顺序

先看代码：

<body>
  <button id="begin">开始</button>
  <button id="interaction">添加交互任务</button>
  <script>
    // 死循环指定的时间
    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');
      }, 0);
      delay(2000);
    }
 
    function addInteraction() {
      console.log('添加交互队列');
      interaction.onclick = function () {
        console.log('交互队列执行');
      };
      delay(2000);
    }
 
    begin.onclick = function () {
      addDelay();
      addInteraction();
      console.log('===========');
    };
  </script>
</body>

addInteraction 函数在主线程执行的死循环两秒的期间，如果我去点击添加交互任务按钮，那么输出的结果则是这样：

这说明什么？说明对于Chrome而言，用户对界面的交互感知更为重要，交互队列的优先级是要大于延时队列优先级的。
而以往仅有的微任务&宏任务概念也就无法解释上段代码对某个时机下的执行结果

JS 中的计时器能做到精确计时吗？

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

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。

总结

单线程是异步产生的原因
事件循环是异步的实现方式

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

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