浏览器底层原理-工作机制

发布时间 2024-01-08 09:43:31作者: 波特卡斯D

浏览器工作机制

浏览器是多进程多线程的应用,启动浏览器后,会自动启动多个进程(渲染进程、网络进程,存储服务等),每个进程中又包含多个线程协同工作。

渲染主线程工作方式

在浏览器的诸多进程中,渲染进程承担着最重要的工作。渲染进程中有一个渲染主线程,负责解析HTML、解析CSS、计算样式、布局、处理图层、执行JS代码、执行事件函数等。

为了处理众多任务,渲染主线程采用事件循环(消息循环)的工作模式。任务以队列的形式存在,在Chrome中,渲染主线程会开启一个不会结束的for循环:for( ; ;),每次循环从消息队列中取出第一个任务执行,执行完成后出栈,队列中的任务遵循先进先出的原则,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。队列中没有任务时,主线程会进入休眠,当其它线程向队列添加任务时会将其唤醒。

消息队列不止一个,不同的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。各家浏览器自行根据规则设定队列,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(也可属于同一队列)。但按照规范,浏览器必须有一个微队列,微队列中的任务具有最高的优先级,优先调度执行。官方文档

在目前 chrome 的实现中,至少包含了以下队列:

  • 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方式主要是PromiseMutationObserver

JS异步机制

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不可以精确计时的原因

  1. 计算机硬件没有原子钟,无法做到精确计时
  2. 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
  3. 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
  4. 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