摘要：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核多線程單線程運行機制的區別。因此準備梳理這塊知識點，結合已有的認知，基于網上的大量參考資料，從瀏覽器多進程到單線程，將引擎的運行機制系統的梳理一遍。

前言

見解有限，如有描述不當之處，請幫忙及時指出，如有錯誤，會及時修正。

----------超長文+多圖預警，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、瀏覽器內核多線程、JS單線程、JS運行機制的區別。那么請回復我，一定是我寫的還不夠清晰，我來改。。。

----------正文開始----------

最近發現有不少介紹JS單線程運行機制的文章，但是發現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一，容易造成困惑。
因此準備梳理這塊知識點，結合已有的認知，基于網上的大量參考資料，
從瀏覽器多進程到JS單線程，將JS引擎的運行機制系統的梳理一遍。

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

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

目標是：看完這篇文章后，對瀏覽器多進程，JS單線程，JS事件循環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，本文適合有一定經驗的前端人員，新手請規避，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？

瀏覽器多進程的優勢

重點是瀏覽器內核（渲染進程）

Browser進程和瀏覽器內核（Renderer進程）的通信過程

梳理瀏覽器內核中線程之間的關系

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？

普通圖層和復合圖層

從Event Loop談JS的運行機制

事件循環機制進一步補充

多帶帶說說定時器

setTimeout而不是setInterval

事件循環進階：macrotask與microtask

寫在最后的話

區分進程和線程

線程和進程區分不清，是很多新手都會犯的錯誤，沒有關系。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，多個工人協作完成任務

- 工廠內有一個或多個工人

- 工人之間共享空間

再完善完善概念：

- 工廠的資源 -> 系統分配的內存（獨立的一塊內存）

- 工廠之間的相互獨立 -> 進程之間相互獨立

- 多個工人協作完成任務 -> 多個線程在進程中協作完成任務

- 工廠內有一個或多個工人 -> 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存空間（包括代碼段、數據集、堆等）

然后再鞏固下：

如果是windows電腦中，可以打開任務管理器，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存資源信息以及cpu占有率。

所以，應該更容易理解了：進程是cpu資源分配的最小單位（系統會給它分配內存）

最后，再用較為官方的術語描述一遍：

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調度的最小單位（線程是建立在進程的基礎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

現在，一般通用的叫法：單線程與多線程，都是指在一個進程內的單和多。（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，是因為系統給它的進程分配了資源（cpu、內存）

簡單點理解，每打開一個Tab頁，就相當于創建了一個獨立的瀏覽器進程。

關于以上幾點的驗證，請再第一張圖：

圖中打開了Chrome瀏覽器的多個標簽頁，然后可以在Chrome的任務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：在這里瀏覽器應該也有自己的優化機制，有時候打開多個tab頁后，可以在Chrome任務管理器中看到，有些進程被合并了
（所以每一個Tab標簽對應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（負責協調、主控），只有一個。作用有

負責瀏覽器界面顯示，與用戶交互。如前進，后退等

負責各個頁面的管理，創建和銷毀其他進程

將Renderer進程得到的內存中的Bitmap，繪制到用戶界面上

網絡資源的管理，下載等

第三方插件進程：每種類型的插件對應一個進程，僅當使用該插件時才創建

GPU進程：最多一個，用于3D繪制等

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

頁面渲染，腳本執行，事件處理等

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

當然，瀏覽器有時會將多個進程合并（譬如打開多個空白標簽頁后，會發現多個空白標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 -> 任務管理器自行驗證

瀏覽器多進程的優勢

相比于單進程瀏覽器，多進程有如下優點：

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勢

方便使用沙盒模型隔離插件等進程，提高瀏覽器穩定性

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勢。。。

當然，內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的執行，事件的循環，都在這個進程內進行。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分）

終于到了線程這個概念了?，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

負責渲染瀏覽器界面，解析HTML，CSS，構建DOM樹和RenderObject樹，布局和繪制等。

當界面需要重繪（Repaint）或由于某種操作引發回流(reflow)時，該線程就會執行

注意，GUI渲染線程與JS引擎線程是互斥的，當JS引擎執行時GUI線程會被掛起（相當于被凍結了），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行。

JS引擎線程

也稱為JS內核，負責處理Javascript腳本程序。（例如V8引擎）

JS引擎線程負責解析Javascript腳本，運行代碼。

JS引擎一直等待著任務隊列中任務的到來，然后加以處理，一個Tab頁（renderer進程）中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執行的時間過長，這樣就會造成頁面的渲染不連貫，導致頁面渲染加載阻塞。

事件觸發線程

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

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

當對應的事件符合觸發條件被觸發時，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JS引擎空閑時才會去執行）

定時觸發器線程

傳說中的setInterval與setTimeout所在線程

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

因此通過多帶帶線程來計時并觸發定時（計時完畢后，添加到事件隊列中，等待JS引擎空閑后執行）

注意，W3C在HTML標準中規定，規定要求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

將檢測到狀態變更時，如果設置有回調函數，異步線程就產生狀態變更事件，將這個回調再放入事件隊列中。再由JavaScript引擎執行。

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，畢竟后續將提到的事件循環機制就是基于事件觸發線程的，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，這個問題其實應該沒有標準答案，譬如，可能僅僅是因為由于多線程的復雜性，譬如多線程操作一般要加鎖，因此最初設計時選擇了單線程。。。

Browser進程和瀏覽器內核（Renderer進程）的通信過程

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

如果自己打開任務管理器，然后打開一個瀏覽器，就可以看到：任務管理器中出現了兩個進程（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容（譬如通過網絡下載資源），隨后將該任務通過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，加載網頁并渲染網頁，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進程將結果傳遞給Browser進程

Browser進程接收到結果并將結果繪制出來

這里繪一張簡單的圖：（很簡化）

看完這一整套流程，應該對瀏覽器的運作有了一定理解了，這樣有了知識架構的基礎后，后續就方便往上填充內容。

這塊再往深處講的話就涉及到瀏覽器內核源碼解析了，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

梳理瀏覽器內核中線程之間的關系

到了這里，已經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據就可能不一致了。

因此為了防止渲染出現不可預期的結果，瀏覽器設置GUI渲染線程與JS引擎為互斥的關系，當JS引擎執行時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行。

JS阻塞頁面加載

從上述的互斥關系，可以推導出，JS如果執行時間過長就會阻塞頁面。

譬如，假設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執行時間過長，這樣就會造成頁面的渲染不連貫，導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。線程可以執行任務而不干擾用戶界面

一個worker是使用一個構造函數創建的一個對象(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,不同于當前的window

因此，使用 window快捷方式獲取當前全局的范圍 (而不是self) 在一個 Worker 內將返回錯誤

這樣理解下：

創建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據）

所以，如果有非常耗時的工作，請多帶帶開一個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，
只待計算出結果后，將結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，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多帶帶創建一個進程來運行JavaScript程序，在瀏覽器中每個相同的JavaScript只存在一個SharedWorker進程，不管它被創建多少次。

看到這里，應該就很容易明白了，本質上就是進程和線程的區別。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，獲取內容，
隨后將內容通過RendererHost接口轉交給Renderer進程

- 瀏覽器渲染流程開始

瀏覽器器內核拿到內容后，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構建render樹（將CSS代碼解析成樹形的數據結構，然后結合DOM合并成render樹）

布局render樹（Layout/reflow），負責各元素尺寸、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把。

這里重繪參考來源中的一張圖：（參考來源第一篇）

load事件與DOMContentLoaded事件的先后

上面提到，渲染完畢后會觸發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 DOMContentLoaded 事件觸發時，僅當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 onload 事件觸發時，頁面上所有的DOM，樣式表，腳本，圖片都已經加載完成了。

（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是由多帶帶的下載線程異步下載的。

然后再說下幾個現象：

css加載不會阻塞DOM樹解析（異步加載時DOM照常構建）

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化機制。

因為你加載css的時候，可能會修改下面DOM節點的樣式，
如果css加載不阻塞render樹渲染的話，那么當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樹的結構先解析完，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：普通圖層以及復合圖層

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

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合層。

然后，可以通過硬件加速的方式，聲明一個新的復合圖層，它會多帶帶分配資源
（當然也會脫離普通文檔流，這樣一來，不管這個復合圖層中怎么變化，也不會影響默認復合層里的回流重繪）

可以簡單理解下：GPU中，各個復合圖層是多帶帶繪制的，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源碼調試 -> More Tools -> Rendering -> Layer borders中看到，黃色的就是復合圖層信息

如下圖。可以驗證上述的說法

如何變成復合圖層（硬件加速）

將該元素變成一個復合圖層，就是傳說中的硬件加速技術

最常用的方式：translate3d、translateZ

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

will-chang屬性（這個比較偏僻），一般配合opacity與translate使用（而且經測試，除了上述可以引發硬件加速的屬性外，其它屬性并不會變成復合層），

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化工作（這個最好用完后就釋放）