进程与线程

今天学习的内容是进程和线程，光看文字大家可能觉得会很陌生，不理解这两个词语是什么意思，尤其是线程，看起来会更为抽象，而进程可能大家会在很多地方多看得到他们存在的身影。

比如说，在任务管理器中

 

从上面两个图中，我们可以清楚的认识到，什么是进程，从第一张图可以看到，映像名称下每一条都是一个进程，后面是每一条进程的cpu占有率以及内存占用。

进程定义：进程就是在系统内存中加载运行的程序；

通俗来讲：

　　计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂，时刻在运行。 
　　假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。

2.线程

　　图接上文，一个车间（进程）里，可以有很多工人（线程）。他们协同完成一个任务。车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。 
 　   可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫”互斥锁”（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。 
　　还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做”信号量”（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。

　　这样看来，线程是不是就不难以理解了，线程可以说是进程的实体化，线程之间相互配合，完成进程分配下来的任务。

　　线程是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈），但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

3.进程与线程之间的区别

除此之外，进程与线程之间的区别还有：

• 进程是由系统创建的，并且会为它分配独立地址空间，加载（复制）所需要的存在硬盘中的数

  据到内存，进程创建时候会创建一个主线程；

• 线程是进程创建的，直接能够使用进程的资源，并且同个进程中的线程共享进程的地址空间

  资源，因此创建进程会比创建线程要耗费资源；

• 进程和线程都能够独立完成任务，进程完成的任务要比线程完成的任务复杂；

• 进程控制不了兄弟进程，只能控制子进程，同个进程中的线程可以控制兄弟线程

 4.浏览器进程

• Browser进程：浏览器的主进程（负责协调、主控），只有一个
• 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
• 浏览器渲染进程（内核）：默认每个Tab页面一个进程，互不影响，控制页面渲染，脚本执行，事件处理等（有时候会优化，如多个空白tab会合并成一个进程）

　　在这几个进程中，我们主要了解浏览器渲染进程。它是对我们前端操作来说最重要的一个进程，因为里面包含了js引擎进程。这一章，我们大概了解一下渲染进程中中的这几个线程，对我们下一章了解

js Event-Loop事件机制做个铺垫。

　　浏览器渲染进程包含的几个线程：

1. 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。

2. 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。

3. 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）

4. 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。

5. 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。

　　　

　　在这里，我们其实可以找到一个问题，为什JavaScript是单线程而不是多线程语言，单线程同一个时间只能做一件事。如果JavaScript是多线程，不是可以提高效率吗。

　　其实，js单线程是被开发时就决定的，js一开始是作为一门辅助语言存在的，它的主要作用就是与用户互动，减少客户端向服务器的请求次数，设想一下，如果有一个简单的表单有效性验证，用户填完一个表单，点击提交按钮，客户端向服务器发送请求，等待了 30 秒的处理后，看到的却是一条告诉你忘记填写密码的提示，这样不是大大的浪费了服务器性能，也降低了用户体验吗。所以它存在的用途就决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。比如，假定JavaScript同时有两个线程，一个线程在某个DOM节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？

　　所以，为了避免复杂性，从一诞生，JavaScript就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，将来也不会改变。

　　为了利用多核CPU的计算能力，HTML5提出Web Worker标准，允许JavaScript脚本创建多个线程，但是子线程完全受主线程控制，且不得操作DOM。所以，这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。