[译] 现代浏览器内部揭秘（第四部分）

阿汤哥也搅基
6,201 阅读9分钟

用户输入行为与合成器

内部揭秘系列博客对现代浏览器如何处理代码、显示页面展开探讨。该系列博客共四篇，这是最后一篇。在上篇博客里，我们了解了 渲染进程与合成器。这里我们将一窥当用户输入行为发生时，合成器如何继续保障交互流畅。

浏览器视角下的输入事件

听到“输入事件”这个字眼，你脑海里闪现的恐怕只是输入文本或点击鼠标。但在浏览器眼中，输入意味着一切用户行为。不单滚动鼠标滑轮是输入事件，触摸屏幕、滑动鼠标同样也是用户输入事件。

诸如触摸屏幕之类用户手势产生时，浏览器进程会率先将其捕获。然而浏览器进程所掌握的信息仅限于行为发生的区域，因为标签页里的内容都由渲染进程负责处理，所以浏览器进程会将事件类型（如 touchstart）及其坐标发送给渲染进程。渲染进程会寻至事件目标，运行其事件监听器，妥善地处理事件。

input event

图 1：输入事件由浏览器进程发往渲染进程

合成器接收输入事件

composit.gif

图 2：悬于页面图层的视图窗口

在上篇文章里，我们探讨了合成器如何通过合成栅格化图层，实现流畅的页面滚动。如果页面上没有添加任何事件监听，合成器线程会创建独立于主线程的新合成帧。但要是页面上添加了事件监听呢？合成器线程又是如何得知事件是否需要处理的？

理解非立即可滚动区

因为运行 JavaScript 脚本是主线程的工作，所以页面合成后，合成进程会将页面里添加了事件监听的区域标记为“非立即可滚动区”。有了这个信息，如果输入事件发生在这一区域，合成进程可以确定应将其发往主线程处理。如输入事件发生在这一区域之外，合成进程则确定无需等待主线程，可继续合成新帧。

limited non fast scrollable region

图 3：非立即可滚动区输入描述示意图

设置事件处理器时须注意

web 开发中常用的事件处理模式是事件代理。因为事件会冒泡，所以你可以在最顶层的元素中添加一个事件处理器，用来代理事件目标产生的任务。下面这样的代码，你可能见过，或许也写过。

document.body.addEventListener('touchstart', 
event => {
    if (event.target === area) {
        event.preventDefault();
    }
});

这样只需添加一个事件监听器，即可监听所有元素，的确十分省事。然而，如果站在浏览器的角度去考量，这等于把整个页面都标记成了“非立即可滚动区”，意味着即便你设计的应用本不必理会页面上一些区域的输入行为，合成线程也必须在每次输入事件产生后与主线程通信并等待返回。如此则得不偿失，使原本能保障页面滚动流畅的合成器没了用武之地。

full page non fast scrollable region

图 4：非立即可滚动区覆盖整个页面下的输入描述示意图

你可以给事件监听添加一个 passive:true 选项 ，将这种负面效果最小化。这会提示浏览器你想继续在主线程中监听事件，但合成器不必停滞等候，可接着创建新的合成帧。

document.body.addEventListener('touchstart', event => {
    if (event.target === area) {
        event.preventDefault()
    }
 }, {passive: true});

检查事件是否可撤销

page scroll

图 5：部分区域仅可水平方向滚动的网页

设想一下这种情形：页面上有一个盒子，你要将其滚动方向限制为水平滚动。

为目标事件设置 passive:true 选项可让页面滚动平滑，但在你使用 preventDefault 以限制滚动方向时，垂直方向滚动可能已经触发。使用 event.cancelable 可以检查并阻止这种情况发生。

document.body.addEventListener('pointermove', event => {
    if (event.cancelable) {
        event.preventDefault(); // 阻止默认的滚动行为
        /*
        *  这里设置程序执行任务
        */
    } 
}, {passive:: true});

或者，你也可以应用 touch-action 这类 CSS 规则，完全地将事件处理器屏蔽掉。

#area { 
  touch-action: pan-x; 
}

定位事件目标

hit test

图 6：主线程检查绘制记录查询坐标 x、y 处绘制内容

合成器将输入事件发送至主线程后，首先运行的是命中检测。命中检测会使用渲染进程中产生的绘制记录数据，找出事件发生坐标下的内容。

降低往主线程发送事件的频率

之前的文章里，我们探讨了常见显示屏如何以每秒 60 帧的频率刷新，以及我们要怎样与其刷新频率保持步调一致，以营造出流畅的动画效果。而对于用户的输入行为，常见触摸屏设备的事件传输频率为每秒 60~120 次，常见鼠标设备的事件传输频率为每秒 100 次。可见，输入事件有着比显示屏幕更高的保真度。

如果一连串 touchmove 这样的事件以每秒 120 次的频率发送往主线程，那么可能会触发过量的命中检测及 JavaScript 脚本执行。相形而言，我们的屏幕刷新率则低下得多。

unfiltered events

图 7：大量事件涌入合成帧时间轴会造成页面闪烁

为了降低往主线程中传递过量调用，Chrome 会合并这些连续事件（如：wheel, mousewheel, mousemove, pointermove, touchmove 等），并将其延迟至下一次 requestAnimationFrame 前发送。

coalesced events

图 8：相同的时间轴下事件被合并且延迟发送

所有独立的事件，如: keydown, keyup, mouseup, mousedown, touchstart, 及 touchend 则会立即发往主线程。

使用 getCoalescedEvents 获取帧内事件

事件合并可帮助大多数 web 应用构建良好的用户体验。然而，如果你开发的是一个绘图类应用，需要基于 touchmove 事件的坐标绘制线路，那么在你试图画下一根光滑的线条时，区间内的一些坐标点也可能会因事件合并而丢失。这时，你可以使用目标事件的 getCoalescedEvents 方法获取事件合并后的信息。

getCoalescedEvents

图 9：左为流畅的触摸手势路径、右为事件合并后的有限路径

window.addEventListener('pointermove', event => {
    const events = event.getCoalescedEvents();
    for (let event of events) {
        const x = event.pageX;
        const y = event.pageY;
        // 使用 x、y 坐标画线
    }
});

后续步骤

本系列文章里，我们探讨了很多关于 web 浏览器内部的工作原理。如果之前你从来没想过：为什么 Devtools 推荐在事件处理器上添加 {passive:true} 选项、为什么有时须在 script 标签里添加 async 属性？那么我希望这一系列文章能帮助你了解，为什么传递这些信息给浏览器能让其提供更为迅捷流畅的 web 体验。

使用 Lighthouse

如果你想构建出对浏览器更为友好的代码，却一直毫无头绪，那么不妨先从使用 Lighthouse 开始。Lighthouse 是个可以帮助你审查网站工具，并且能提供页面性能报告。性能报告会告诉你什么地方处理得当，什么地方有待提升。浏览审查列表也能让你了解浏览器着力关注的重点所在。

学习如何评测性能

对于不同的站点，桎梏其性能之处可能不尽相同，所以专门为你自己的站点定制化一套性能评测方案，并择优选取技术应用，是重中之重。Chrome 的 Devtools 团队就 如何测试你的站点性能 撰有相关教程可供参阅。

为你的站点添加 Feature Policy

如果你想进一步采用更多方案，Feature Policy 是一个新的 web 平台，可在开发时为你保驾护航。开启 feature policy 可以限制应用行为，并使你远离诸多技术弊端。举个例子，如果你想确保应用不会阻塞解析，那么可以采用同步脚本方案运行应用。开启 sync-script:'none' 后，导致解析阻塞的 JavaScript 脚本会被阻止运行。这就确保了你的代码不会阻塞解析，浏览器也无须考虑暂停运行解析器。

总结

thank you

刚踏上开发之路时，我几乎只关注怎样去写代码、怎样提升自己的生产效率。诚然，这些事情很重要，但与此同时我们也应当思考浏览器会怎么去处理我们书写的代码。现代浏览器一直致力探索如何提供更好的用户体验。书写对浏览器友好的代码，反过来也能提供友好的用户体验。路漫漫其修远兮，希望我们能携手共进，构建出对浏览器更为友好的代码。

在此笔者诚挚感谢 Alex Russell、Paul Irish、Meggin Kearney、Eric Bidelman、Mathias Bynenes、Addy Osmani、Kinuko Yasuda、Nasko Oskov 和 Charlie Reis 等人对本系列文章初稿的校对。

你喜欢这一系列的文章吗？如对之后文章有任何意见或建议，欢迎在下面评论区或是推特 @kosamari 里留下您的宝贵意见。

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