客户端容器(浏览器)
都依凡
撰写于 2023年 04月 26 日

1. 浏览器架构的演进

  1. 单进程架构:所有的模块运行在同一个进程里,包含网络、插件、JavaScript运行环境等
  2. 多进程架构:主进程、网络进程、渲染进程、GPU进程、插件进程
  3. 面向服务架构:将原来的UI、数据库、文件、设备、网络等作为一个独立的基础服务

2. 浏览器架构对比

架构类型扩展性安全性稳定性流畅度
单进程架构扩展性低,所有模块运行在统一进程里,访问同一块内存区域,数据没有隔离,新增模块可能会影响原有功能安全性低,三方插件可直接访问操作系统里任意资源低,上方插件漏洞或者某个tab页面中的JavaScript脚本出现问题可能会导致浏览器崩溃卡顿,所有页面运行在同一进程中,开启多个页面时明显卡顿
多进程架构扩展性中等,各进程分配独立的内存区域,有些进程功能较大,耦合度高安全性高,运行在独立的沙箱中,不能访问系统敏感资源高,进程相互隔离,当一个页面或者插件崩溃时,不会影响其他的进程流畅,每个页面运行在独立的渲染进程中,充分利用系统的资源
面向服务架构扩展性高,服务模块划分更细致,更内聚,耦合性低,易于扩展安全性高,运行在独立沙箱中,不能访问系统敏感资源高,进程相互隔离,当一个页面或者插件崩溃时,不会影响其他的进程流畅,每个页面运行在独立的渲染进程中,充分利用系统的资源

3. 浏览器架构-多进程分工

进程名称进程描述
浏览器(主进程)主要负责页面暂时逻辑,用户交互,子进程管理,(地址栏,书签,前进,后退,收藏夹等)
GPU进程负责UI绘制,包含整个浏览器全部UI
网络进程网络服务进程,负责网络资源加速
标签页(渲染进程)控制页面内的所有内容,将HTML,Css 和 JavaScript转换为用户可交互网页
插件进程控制网站运行的插件,比如flash等
其他进程如:storage/network/等

4. 浏览器内核

内核浏览器J S 引擎补充说明
TridentIE 4 -- 11JScript,Chakra出生于1994年,IE8以前使用 JScript引擎,IE9开始使用Chakra引擎
GeckoFirefoxSpideMonkeyGecoko内核主要用在Firfox浏览器上,同时是一个跨平台的内核,支持在windows、BSD、Linux、Mac OS中使用
WebkitSafari、Chrome、Android浏览器JavaScriptCore由Apple公司技术团队开发,并在2005年开源
EdgeEdgeChakra2015年由微软发布,用于Edge浏览器,由于性能较差,2018年微软将Edge浏览器内核迁移到Chromium
BlinkChrome,OperaV8Google 基于WebKit开发的内核,在webkit的基础上加入多线程,沙箱等技术,于2013年开源
Trident+WebKit(Blink)国产浏览器QQ,360、搜狗、UC等都有都有早期银行系统都是在IE上进行开发,想要支持银行系统就切换到Trident内核,想要体验就切换到Webkit内核

5. 渲染进程-多线程架构

内部是多线程,主要负责渲染页面,脚本执行,事件处理,网络请求等

线程功能
JS 引擎负责解析 JS 脚本,运行 JS 程序,每个渲染进程下面只有一个 JS 引擎线程,与GUI渲染线程互斥,如果JS任务执行事件过长,会导致页面卡顿
GUI渲染负责渲染浏览器界面,解析HTML、CSS、构建Dom树和render树,布局,绘制和 JS 引擎线程互斥,GUI更新会在 JS引擎空闲时立即执行
定时器触发定时器所在线程,setTimeout、SetInterval计时完毕后,将回调添加到事件队列,等待JS引擎执行
网络线程在XHR、Fetch等发起请求后新开一个网络线程请求,如果设置了回调函数,在状态变更时候,将回调放入事件队列,等待 JS引擎执行
事件触发由宿主环境提供,用于控制事件循环,不断地从事件队列里取出任务执行

6. JS引擎和渲染引擎对比

  1. JS引擎会将 Js文件解释翻译为字节码,然后解释执行,或者解析为机器码,直接执行

107

  1. 渲染引擎是将HTML代码,CSS代码分别通过他们各自的解释器进行解析为DOM树和CSSOM树,然后合成为Render树,然后渲染到页码上

108

  1. 他们使用Bridge通信,桥接方式

7. Chrome运行原理

109

1. 输入处理

  1. 用户URL框输入内容后,UI线程会判断输入的是一个URL地址,还是一个Query查询条件
  2. 如果是URL,直接请求站点资源
  3. 如果是Query,将输入发送给搜索引擎

2. 开始导航

  1. 用户按下回车,UI线程通知网络线程发起一个请求,来获取站点内容
  2. 请求过程中,Tab处于Loading状态,就是转圈圈的加载状态

3. 读取响应

  1. 网络线程接收到HTTP响应后,先检查响应头的媒体类型,如果响应类型是媒体类型,如:HTML,浏览器会将内容交给渲染进程处理
  2. 如果拿到的是其他类型,如ZIP,EXE,会交给下载管理器处理

110

4. 寻找渲染进程

  1. 网络线程做完所有的检查后,会告知主进程数据已经准备完毕,主进程确认后为这个站点寻找一个渲染进程
  2. 主进程通过IPC消息告知进程去处理本次导航
  3. 渲染进程开始接收数据并告知进程自己已经开始处理,导航结束,进入文档加载阶段,除此之外,还需要加载一些子资源,比如一些图片,CSS样式以及JavaScript脚本

111

8. 前端性能优化

1. 首屏优化

  1. 压缩,分包,删除无用代码(体积小点)
  2. 静态资源分离(同源的话会带Cookie,CDN不带Cookie所以会快点)
  3. Js 脚本非阻塞加载(JS放到代码底部,渲染是从上往下,因为渲染引擎和 JS 引擎互斥所以先执行渲染再执行JS会快点)
  4. 缓存策略
  5. SSR
  6. 预置loading,骨架屏

2. 渲染优化

  1. GPU加速
  2. 减少回流、重绘
  3. 离屏渲染
  4. 懒加载

3. Js优化

  1. 防止内存泄漏
  2. 循环尽早break
  3. 合理使用闭包
  4. 减少Dom访问
  5. 防抖、节流
  6. web workers

9. 跨端容器

1. 为什么需要跨端

  1. 跨端开发成本低,效率低
  2. 一致性体验,跨端的项目客户在多种客户端体验一样
  3. 前端开发生态

119

2. 跨端方案

  1. web view
  2. 小程序
  3. RN 、WeeX
  4. Lynx
  5. Flutter

1. 跨端方案-Web View

  1. web View 即网页视图,用于加载网页URL,并展示其内容的控件
  2. 可以在内嵌移动端App内,实现前端混合开发,大多数混合框架都是基于WebView的二次开发,比如Lonic、Cordova

2. 使用Web View的优势

  1. 一次开发,处处使用,学习成本低
  2. 随时发布,即使更新,不用下载安装包
  3. 移动设备性能不断提升,性能有保障
  4. 通过JSBirdge和原生系统交互,实现复杂功能

3. WebView使用原生能力

  1. JavaScript调用Native

    • API注入:Native获取JavaScript环境上下文,对其挂载的对象或者方法进行拦截
    • 使用WebView Url Scheme跳转拦截
    • IOS上 window.webkit.messageHandler 直接通信
  2. Native 调用JavaScript

    • 直接通过webview暴漏的API执行JS代码
    • IOS webview.stringByEvaluatingJavaScriptFormString
    • Android webview.evaluate.JavaScript

10. 跨端容器-小程序

  1. 微信、支付宝、百度、小米直达号都有小程序
  2. 渲染层-webview(渲染方案)
  3. 双线程,多WebView架构
  4. 数据通信,native转发

114

11. 跨端容器-React Native/Weex

  1. 原生组件渲染
  2. 依赖React / vue框架
  3. virtual Dom(JS对象,对DOM描述)
  4. JSBridge 通信

115

客户端容器(浏览器)

1. 浏览器架构的演进

  1. 单进程架构:所有的模块运行在同一个进程里,包含网络、插件、JavaScript运行环境等
  2. 多进程架构:主进程、网络进程、渲染进程、GPU进程、插件进程
  3. 面向服务架构:将原来的UI、数据库、文件、设备、网络等作为一个独立的基础服务

2. 浏览器架构对比

架构类型扩展性安全性稳定性流畅度
单进程架构扩展性低,所有模块运行在统一进程里,访问同一块内存区域,数据没有隔离,新增模块可能会影响原有功能安全性低,三方插件可直接访问操作系统里任意资源低,上方插件漏洞或者某个tab页面中的JavaScript脚本出现问题可能会导致浏览器崩溃卡顿,所有页面运行在同一进程中,开启多个页面时明显卡顿
多进程架构扩展性中等,各进程分配独立的内存区域,有些进程功能较大,耦合度高安全性高,运行在独立的沙箱中,不能访问系统敏感资源高,进程相互隔离,当一个页面或者插件崩溃时,不会影响其他的进程流畅,每个页面运行在独立的渲染进程中,充分利用系统的资源
面向服务架构扩展性高,服务模块划分更细致,更内聚,耦合性低,易于扩展安全性高,运行在独立沙箱中,不能访问系统敏感资源高,进程相互隔离,当一个页面或者插件崩溃时,不会影响其他的进程流畅,每个页面运行在独立的渲染进程中,充分利用系统的资源

3. 浏览器架构-多进程分工

进程名称进程描述
浏览器(主进程)主要负责页面暂时逻辑,用户交互,子进程管理,(地址栏,书签,前进,后退,收藏夹等)
GPU进程负责UI绘制,包含整个浏览器全部UI
网络进程网络服务进程,负责网络资源加速
标签页(渲染进程)控制页面内的所有内容,将HTML,Css 和 JavaScript转换为用户可交互网页
插件进程控制网站运行的插件,比如flash等
其他进程如:storage/network/等

4. 浏览器内核

内核浏览器J S 引擎补充说明
TridentIE 4 -- 11JScript,Chakra出生于1994年,IE8以前使用 JScript引擎,IE9开始使用Chakra引擎
GeckoFirefoxSpideMonkeyGecoko内核主要用在Firfox浏览器上,同时是一个跨平台的内核,支持在windows、BSD、Linux、Mac OS中使用
WebkitSafari、Chrome、Android浏览器JavaScriptCore由Apple公司技术团队开发,并在2005年开源
EdgeEdgeChakra2015年由微软发布,用于Edge浏览器,由于性能较差,2018年微软将Edge浏览器内核迁移到Chromium
BlinkChrome,OperaV8Google 基于WebKit开发的内核,在webkit的基础上加入多线程,沙箱等技术,于2013年开源
Trident+WebKit(Blink)国产浏览器QQ,360、搜狗、UC等都有都有早期银行系统都是在IE上进行开发,想要支持银行系统就切换到Trident内核,想要体验就切换到Webkit内核

5. 渲染进程-多线程架构

内部是多线程,主要负责渲染页面,脚本执行,事件处理,网络请求等

线程功能
JS 引擎负责解析 JS 脚本,运行 JS 程序,每个渲染进程下面只有一个 JS 引擎线程,与GUI渲染线程互斥,如果JS任务执行事件过长,会导致页面卡顿
GUI渲染负责渲染浏览器界面,解析HTML、CSS、构建Dom树和render树,布局,绘制和 JS 引擎线程互斥,GUI更新会在 JS引擎空闲时立即执行
定时器触发定时器所在线程,setTimeout、SetInterval计时完毕后,将回调添加到事件队列,等待JS引擎执行
网络线程在XHR、Fetch等发起请求后新开一个网络线程请求,如果设置了回调函数,在状态变更时候,将回调放入事件队列,等待 JS引擎执行
事件触发由宿主环境提供,用于控制事件循环,不断地从事件队列里取出任务执行

6. JS引擎和渲染引擎对比

  1. JS引擎会将 Js文件解释翻译为字节码,然后解释执行,或者解析为机器码,直接执行

107

  1. 渲染引擎是将HTML代码,CSS代码分别通过他们各自的解释器进行解析为DOM树和CSSOM树,然后合成为Render树,然后渲染到页码上

108

  1. 他们使用Bridge通信,桥接方式

7. Chrome运行原理

109

1. 输入处理

  1. 用户URL框输入内容后,UI线程会判断输入的是一个URL地址,还是一个Query查询条件
  2. 如果是URL,直接请求站点资源
  3. 如果是Query,将输入发送给搜索引擎

2. 开始导航

  1. 用户按下回车,UI线程通知网络线程发起一个请求,来获取站点内容
  2. 请求过程中,Tab处于Loading状态,就是转圈圈的加载状态

3. 读取响应

  1. 网络线程接收到HTTP响应后,先检查响应头的媒体类型,如果响应类型是媒体类型,如:HTML,浏览器会将内容交给渲染进程处理
  2. 如果拿到的是其他类型,如ZIP,EXE,会交给下载管理器处理

110

4. 寻找渲染进程

  1. 网络线程做完所有的检查后,会告知主进程数据已经准备完毕,主进程确认后为这个站点寻找一个渲染进程
  2. 主进程通过IPC消息告知进程去处理本次导航
  3. 渲染进程开始接收数据并告知进程自己已经开始处理,导航结束,进入文档加载阶段,除此之外,还需要加载一些子资源,比如一些图片,CSS样式以及JavaScript脚本

111

8. 前端性能优化

1. 首屏优化

  1. 压缩,分包,删除无用代码(体积小点)
  2. 静态资源分离(同源的话会带Cookie,CDN不带Cookie所以会快点)
  3. Js 脚本非阻塞加载(JS放到代码底部,渲染是从上往下,因为渲染引擎和 JS 引擎互斥所以先执行渲染再执行JS会快点)
  4. 缓存策略
  5. SSR
  6. 预置loading,骨架屏

2. 渲染优化

  1. GPU加速
  2. 减少回流、重绘
  3. 离屏渲染
  4. 懒加载

3. Js优化

  1. 防止内存泄漏
  2. 循环尽早break
  3. 合理使用闭包
  4. 减少Dom访问
  5. 防抖、节流
  6. web workers

9. 跨端容器

1. 为什么需要跨端

  1. 跨端开发成本低,效率低
  2. 一致性体验,跨端的项目客户在多种客户端体验一样
  3. 前端开发生态

119

2. 跨端方案

  1. web view
  2. 小程序
  3. RN 、WeeX
  4. Lynx
  5. Flutter

1. 跨端方案-Web View

  1. web View 即网页视图,用于加载网页URL,并展示其内容的控件
  2. 可以在内嵌移动端App内,实现前端混合开发,大多数混合框架都是基于WebView的二次开发,比如Lonic、Cordova

2. 使用Web View的优势

  1. 一次开发,处处使用,学习成本低
  2. 随时发布,即使更新,不用下载安装包
  3. 移动设备性能不断提升,性能有保障
  4. 通过JSBirdge和原生系统交互,实现复杂功能

3. WebView使用原生能力

  1. JavaScript调用Native

    • API注入:Native获取JavaScript环境上下文,对其挂载的对象或者方法进行拦截
    • 使用WebView Url Scheme跳转拦截
    • IOS上 window.webkit.messageHandler 直接通信
  2. Native 调用JavaScript

    • 直接通过webview暴漏的API执行JS代码
    • IOS webview.stringByEvaluatingJavaScriptFormString
    • Android webview.evaluate.JavaScript

10. 跨端容器-小程序

  1. 微信、支付宝、百度、小米直达号都有小程序
  2. 渲染层-webview(渲染方案)
  3. 双线程,多WebView架构
  4. 数据通信,native转发

114

11. 跨端容器-React Native/Weex

  1. 原生组件渲染
  2. 依赖React / vue框架
  3. virtual Dom(JS对象,对DOM描述)
  4. JSBridge 通信

115

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