浏览器的多进程和JavaScript的单线程（少废话版）

69 阅读 0 评论 46 点赞

我是靠谱客的博主自由故事，最近开发中收集的这篇文章主要介绍浏览器的多进程和JavaScript的单线程（少废话版），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

这篇文章写得很详细，嗯，太详细了，所以有了这个精简版

区分进程和线程

浏览器是多进程的

浏览器有哪些进程呢？

浏览器内核（渲染进程）

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？

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）

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）

浏览器是多进程的

浏览器每打开一个tab页面，都是一个进程，可以进行资源的分配

不同tab页也可能被合并成一个进程

浏览器有哪些进程呢？

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
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
GPU进程：最多一个，用于3D绘制等
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

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）

浏览器内核（渲染进程）

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

浏览器的渲染进程是多线程的，包含的线程有如下：

GUI渲染线程
- 负责渲染浏览器界面，解析HTML，CSS，构建DOM树和RenderObject树，布局和绘制等。
- 当界面需要重绘（Repaint）或由于某种操作引发回流(reflow)时，该线程就会执行
- 注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起（相当于被冻结了），GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。
JS引擎线程
- 也称为JS内核，负责处理Javascript脚本程序。（例如V8引擎）
- JS引擎线程负责解析Javascript脚本，运行代码。
- JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，一个Tab页（renderer进程）中无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序
- 同样注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，所以如果JS执行的时间过长，这样就会造成页面的渲染不连贯，导致页面渲染加载阻塞。
事件触发线程
- 归属于浏览器而不是JS引擎，用来控制事件循环（可以理解，JS引擎自己都忙不过来，需要浏览器另开线程协助）
- 当JS引擎执行代码块如setTimeOut时（也可来自浏览器内核的其他线程,如鼠标点击、AJAX异步请求等），会将对应任务添加到事件线程中
- 当对应的事件符合触发条件被触发时，该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JS引擎的处理
- 注意，由于JS的单线程关系，所以这些待处理队列中的事件都得排队等待JS引擎处理（当JS引擎空闲时才会去执行）
定时触发器线程
- 传说中的setInterval与setTimeout所在线程
- 浏览器定时计数器并不是由JavaScript引擎计数的,（因为JavaScript引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确）
- 因此通过单独线程来计时并触发定时（计时完毕后，添加到事件队列中，等待JS引擎空闲后执行）
- 注意，W3C在HTML标准中规定，规定要求setTimeout中低于4ms的时间间隔算为4ms。
异步http请求线程
- 在XMLHttpRequest在连接后是通过浏览器新开一个线程请求
- 将检测到状态变更时，如果设置有回调函数，异步线程就产生状态变更事件，将这个回调再放入事件队列中。再由JavaScript引擎执行。

WebWorker，JS的多线程？

前文中有提到JS引擎是单线程的，而且JS执行时间过长会阻塞页面，那么JS就真的对cpu密集型计算无能为力么？

所以，后来HTML5中支持了Web Worker。

MDN的官方解释是：

Web Worker为Web内容在后台线程中运行脚本提供了一种简单的方法。线程可以执行任务而不干扰用户界面
一个worker是使用一个构造函数创建的一个对象(e.g. Worker()) 运行一个命名的JavaScript文件
这个文件包含将在工作线程中运行的代码; workers 运行在另一个全局上下文中,不同于当前的window
因此，使用 window快捷方式获取当前全局的范围 (而不是self) 在一个 Worker 内将返回错误

这样理解下：

创建Worker时，JS引擎向浏览器申请开一个子线程（子线程是浏览器开的，完全受主线程控制，而且不能操作DOM）
JS引擎线程与worker线程间通过特定的方式通信（postMessage API，需要通过序列化对象来与线程交互特定的数据）

所以，如果有非常耗时的工作，请单独开一个Worker线程，这样里面不管如何翻天覆地都不会影响JS引擎主线程，
只待计算出结果后，将结果通信给主线程即可，perfect!

而且注意下，JS引擎是单线程的，这一点的本质仍然未改变，Worker可以理解是浏览器给JS引擎开的外挂，专门用来解决那些大量计算问题。

WebWorker与SharedWorker

既然都到了这里，就再提一下SharedWorker（避免后续将这两个概念搞混）

WebWorker只属于某个页面，不会和其他页面的Render进程（浏览器内核进程）共享
- 所以Chrome在Render进程中（每一个Tab页就是一个render进程）创建一个新的线程来运行Worker中的JavaScript程序。
SharedWorker是浏览器所有页面共享的，不能采用与Worker同样的方式实现，因为它不隶属于某个Render进程，可以为多个Render进程共享使用
- 所以Chrome浏览器为SharedWorker单独创建一个进程来运行JavaScript程序，在浏览器中每个相同的JavaScript只存在一个SharedWorker进程，不管它被创建多少次。

看到这里，应该就很容易明白了，本质上就是进程和线程的区别。SharedWorker由独立的进程管理，WebWorker只是属于render进程下的一个线程

简单梳理下浏览器渲染流程

https://www.zybuluo.com/yangfch3/note/671516 写的很详细

为了简化理解，前期工作直接省略成：

- 浏览器输入url，浏览器主进程接管，开一个下载线程，
然后进行 http请求（略去DNS查询，IP寻址等等操作），然后等待响应，获取内容，
随后将内容通过RendererHost接口转交给Renderer进程
- 浏览器渲染流程开始

浏览器器内核拿到内容后，渲染大概可以划分成以下几个步骤：

解析html建立dom树
解析css构建render树（将CSS代码解析成树形的数据结构，然后结合DOM合并成render树）
布局render树（Layout/reflow），负责各元素尺寸、位置的计算
绘制render树（paint），绘制页面像素信息
浏览器会将各层的信息发送给GPU，GPU会将各层合成（composite），显示在屏幕上。

所有详细步骤都已经略去，渲染完毕后就是load事件了，之后就是自己的JS逻辑处理了

既然略去了一些详细的步骤，那么就提一些可能需要注意的细节把。

这里重绘参考来源中的一张图：（参考来源第一篇）

load事件与DOMContentLoaded事件的先后

上面提到，渲染完毕后会触发load事件，那么你能分清楚load事件与DOMContentLoaded事件的先后么？

很简单，知道它们的定义就可以了：

当 DOMContentLoaded 事件触发时，仅当DOM加载完成，不包括样式表，图片。

(譬如如果有async加载的脚本就不一定完成)

当 onload 事件触发时，页面上所有的DOM，样式表，脚本，图片都已经加载完成了。

（渲染完毕了）

所以，顺序是：DOMContentLoaded -> load

css加载是否会阻塞dom树渲染？

这里说的是头部引入css的情况

首先，我们都知道：css是由单独的下载线程异步下载的。

然后再说下几个现象：

css加载不会阻塞DOM树解析（异步加载时DOM照常构建）
但会阻塞render树渲染（渲染时需等css加载完毕，因为render树需要css信息）

这可能也是浏览器的一种优化机制。

因为你加载css的时候，可能会修改下面DOM节点的样式，
如果css加载不阻塞render树渲染的话，那么当css加载完之后，
render树可能又得重新重绘或者回流了，这就造成了一些没有必要的损耗。
所以干脆就先把DOM树的结构先解析完，把可以做的工作做完，然后等你css加载完之后，
在根据最终的样式来渲染render树，这种做法性能方面确实会比较好一点。