客户端容器｜ 青训营笔记

海豹959
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客户端容器

不同系统终端运行不同的应用软件，比如Windows系统运行exe文件，MacOS是pkg,安卓是apk，那么我们开发的这个HTML网页为什么能在不同的系统终端上运行呢？归功于我们的浏览器。浏览器的本质实质上是一种客户端的容器，然后客户端容器实质上是一个壳子，这个容器将底层的能力封装成统一的api,然后对我们的调用方暴露，从而使得我们开发一套代码可以在各个终端上运行，得到基本上一致的体验效果，本节课主要介绍浏览器的架构以及他的运行原理，最后还会一道八股文为例，讲解在Chrome浏览器里面网页是如何加载并展示到我们的屏幕中的，通过对本节课的学习，还能了解到浏览器的多进程架构，以及渲染进程的多线程架构，以及一些常见的跨端容器。

课程目录

01 浏览器架构

02 渲染进程

03 Chrome运行原理

04 跨端容器

浏览器架构

浏览器架构演进

  1. 单进程架构：所有模块都运行在一个进程里面，包括网络，插件，JS运行环境等等
  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。

浏览器架构对比

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浏览器架构——任务管理器

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浏览器架构——多进程分工

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浏览器架构——思想

  • 为什么会有单进程架构？————资源受限
  • 面向服务架构是否会有代替多进程架构？————因设备而异，资源受限多进程，资源充足面向服务架构

渲染进程

常见内核

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渲染进程——多线程架构

内部是多线程实现，主要负责页面渲染，脚本执行，事件处理，网络请求等。

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JS引擎 VS 渲染引擎

  1. 解析执行JS
  2. XML解析生成渲染树，显示在屏幕。
  3. 桥接方式通信。

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渲染进程——多线程工作流程

  1. 网络线程负责加载网页资源
  2. JS引擎解析JS脚本并且执行。
  3. JS解析引擎空闲时，渲染进程立即工作。
  4. 用户交互、定时器操作等产生回调函数放入任务队列中。
  5. 事件线程进行事件循环，将队列里的任务取出交给JS引擎执行。

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一道笔试题

以下代码在浏览器环境的输出顺序、内容

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now是系统当前时间，下面有两个settimeout，由定时器线程执行的，第一个会在十秒之后将这个回调塞入任务队列，第二个同理。下面同步代码有个死循环，20ms后按照事件轮询机制，他会将同步代码执行完，所以最开始输出最下面这行代码，是个20，在10ms时有个回调，因此会扫描队列里面输出20，最后在30ms时输出30（每次事件循环有一定偏差。）

Chrome运行原理

Chrome运行原理——如何展示网页

  • 浏览器地址输入URL后发生了什么

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Chrome运行原理——输入处理

  1. 用户URL输入内容后，UI线程会判断输入的是一个URL地址呢还是一个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。

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Chrome运行原理——开始导航

  1. 当用户按下回车，UI线程通知网络线程发起一个网络请求，来获取站点内容
  2. 请求过程中，tab处于loading状态。

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Chrome运行原理——读取响应

  1. 网络线程接受到HTTP响应后，先检查响应头的媒体类型（MIME Type）。
  2. 如果响应主题是一个HTML文件，浏览器将内容交给渲染进程处理。
  3. 如果拿到的是其他类型文件，比如Zip、exe等，则交给下载管理器处理。

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Chrome运行原理——寻找渲染进程

  1. 网络线程做完所有检查后，会告知主进程数据已准备完毕，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消息告知渲染进程去处理本次导航
  3. 渲染进程开始接受数据并告知主进程自己已开始处理，导航结束，进入文档加载阶段。

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渲染进程——资源加载

  1. 收到主进程的消息后，开始加载HTML文档
  2. 除此之外，还需要加载子资源，比如一些图片，CSS样式文件以及JavaScript脚本。

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渲染进程——构建渲染树

  1. 构建DOM树，将HTML文本转化成浏览器能够理解的结构。
  2. 构建CSSOM树，浏览器同样不认识CSS,需要将CSS代码转化成可理解的CSSOM。
  3. 构建渲染树，渲染树是DOM树和CSSOM树的结合。

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渲染进程——页面布局

  1. 根据渲染树计算每个节点的位置和大小。
  2. 在浏览器页面区域绘制元素边框。
  3. 遍历渲染树，将元素以盒模型的形式写入文档流。

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渲染进程——页面绘制

  1. 构建图层：为特定的节点生成专用的图层。
  2. 绘制图层：一个图层分成很多绘制指令，然后将这些指令按顺序组成一个绘制列表，交给合成线程。
  3. 合成线程接受指令生产图块。
  4. 栅格线程将图块进行栅格化。
  5. 展示在屏幕上。

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前端性能performance

  1. 时间都花在哪里了？
  2. 什么情况下不卡顿？

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JS执行太久，Frame来不及刷新。

首屏优化

  1. 压缩、分包、删除无用代码
  2. 静态资源分离
  3. JS脚本非阻塞加载
  4. 缓存策略
  5. SSR
  6. 预置loading、估价屏

渲染优化

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

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使用
  5. 防抖、节流
  6. Web Workers

跨端容器

  1. 开发成本、效率
  2. 一致性体验
  3. 前端开发生态

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有哪些跨端方案

  • webview
  • 小程序
  • RN 、Weex
  • Lynx
  • Flutter

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跨端容器——webview

Webview，即网页视图，用于加载网页Url,并展示其内容的控件。

可以内嵌在移动端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、uniapp。

常用WebView分类

常用webview,Android,IOS,国产Android

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优点：

  • 一次开发，处处使用，学习成本低
  • 随时发布，即时更新，不用下载安装包
  • 移动设备性能不断提升，性能有保障
  • 通过JSBridge和原生系统交互，实现复杂功能

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

Native调用Javascript：

  • 直接通过webview暴露的API执行JS代码
  • IOS方法：webview.stringByEvaluatingJavaScriptFromString
  • Android方法：webview.evaluateJavascript

Webview 和 Native通信：

  1. JS环境中提供通信的JSBridge
  2. Native端提供SDK响应JSBridge发出的调用
  3. 前端和客户端分别实现对应功能模块

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实现一个简单的JSBridge:

interface CallArgs {
    callId: string; // 调用Id，唯一标识
    module: string; // 调用模块
    method: string; // 调用方法
    data: any; // 参数
}

const Callbacks = { } // 存放回调函数 callId为key

function applyNative = (payload:CallArgs,callback:Function)=>{
    const callId = prefix + callTime++
    Callbacks[callId] = callback
    const Args0:CallArgs = {
        callId:callId,
        module:payload.module || 'layout',
        method:payload.method || 'randomSize',
        data:payload.data
    }
    if(IOS){
        return window.webkitURL.messageHandler.postMessage(JSON.stringify(Args0))
    }else{
        // 安卓对window上约定的对象进行拦截
        return window.AndroidBridge(JSON.stringify(Args0))
    }
}

interface ResponseArgs{
    responseId: string;// 回调Id，与callId对应
    errCode: number; 
    errMsg?: string;
    data: unknown;
}
// Native 端调用webview，参数都经过序列化
const applyWebview = (res:string)=>{
    const response = JSON.parse(res) as ResponseArgs
    const {responseId} = response
    // 从Callbacks找到对应的回调处理方法
    if(typeof Callbacks[responseId]) === 'function'{
        Callbacks[responseId](response)
        // 回调后删除该次回调函数
        delete Callbacks[responseId]
    }
}

// 挂在在window上，供native直接调用
window.JSBridge = {
    applyNative,
    applyWebview
}

跨端容器——小程序

常见小程序：微信小程序、支付宝小程序、百度小程序、小米直达号

小程序架构：

  • 渲染层-webview
  • 双线程，多webview架构
  • 数据通信，Native转发

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跨端容器——React Native / Weex

  • 原生组件渲染
  • React / Vue 框架
  • virtual dom
  • JSBridge

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跨端容器——Lynx

字节自研的一款跨端框架。（暂未开源，字节旗下使用较多）

  • Vue
  • JS Core / V8
  • JSBinding
  • Native UI / Skia image.png

Flutter

  • wideget
  • dart vm
  • skia图形库

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通用原理

  • UI组件
  • 渲染引擎
  • 逻辑控制引擎
  • 通信桥梁
  • 底层API抹平表现差异

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跨端方案对比

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同样是基于webview渲染，为什么小程序体验比webview流畅？ 小程序会先把需要的资源下载下来，在使用的时候直接使用；限制了相关DOM操作。

总结

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