客户端容器笔记 | 青训营笔记

用户1657100955633
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一、浏览器架构

1.浏览器架构演进

  1. 单进程架构：所有模块运行在同一个进程里，包含网络、插件、js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、车间进程
  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

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2.浏览器架构对比

架构类型扩展性安全性稳定性流畅度
单进程架构低，所有模块运行在同一进程里，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低，三方插件可直接访问操作系统里任意资源低，三方插件漏洞或者某个tab页面js脚本问题可能导致浏览器崩溃卡顿，所有页面运行在同一个进程中，开启多个页面时明显卡顿
多进程架构中，各进程分配独立的内存区域，有些进程功能加到，耦合度高高，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，充分利用系统资源
面向服务架构高，服务模块划分更细，更内聚，耦合性低，易于扩展高，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，充分利用系统资源

3.多进程分工

  • 浏览器（主进程）：主要负责页面展示逻辑，用户交互，子进程管理；包括地址栏、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，负责网络资源加载
  • 标签页（渲染进程）：控制tab内的所有内容，将html、css、js转换为用户可交互的网页
  • 插件进程：控制网站运行的插件，比如flash、ModHeader等
  • 其他进程：比如适用程序Storage/Network/Audio Service等

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4.思考

  1. 为什么会有单进程架构？

    早期受物理设备限制，存储空间较小且较为昂贵。

  1. 面向服务架构是否会代替多进程架构？

    应该会的，但是不是完全取代，就像在有些地方使用不了多进程而只能使用单进程一样，需要看具体的场景和需求。

二、渲染进程

1.多线程架构

  • 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，FUI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中，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，将回调放入时间队列，等待js引擎执行
  • 由宿主环境提供，用于控制事件循环，不断地从事件队列里去除任务执行

2.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

js引擎和渲染引擎相互独立，js操作dom的时候，通过中间桥接的方式通信，虽然js运行很快，但是由于这种通信方式是会有一定延时的。 image-20230512132358068.png

3.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，渲染线程立即执行
  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. 事件线程进行实践循环，将队列里的任务去除交给js引擎执行

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4.一道笔试题

const now = Date.now()
​
setTimeout(()=>{
    console.log('time10', Date.now() - now); // 输出 ??
}, 10);
​
setTimeout(()=>{
    console.log('time30', Date.now() - now); // 输出 ??
}, 30);
​
while(true) {
    if (Date.now() - now >= 20) {
        break;
    }
}
​
console.log(Date.now() - now); // 输出 ??
​
// 结果
20
time10 20
time30 30    // 定时器实际执行一般会有4ms左右的误差，也可能出现32、31等
​
// 解释
// 定时器入栈，然后先执行同步的代码，死循环结束后输出，然后从栈中取出定时器执行

三、chrome运行原理

1.浏览器地址输入url后发生了什么

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2.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

3.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

4.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（MIME Type）
  2. 如果响应主体是一个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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5.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. 渲染进程开始接收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

6.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js脚本

7.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代码转化为可理解的CSSOM
  3. 构建渲染树，渲染树是DOM树和CSSOM树的结合

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8.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

9.页面绘制

  1. 构建图层：为特定的节点生成专用图层
  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. 合成线程接收指令生成图块
  4. 栅格线程将图块进行栅格化
  5. 展示在屏幕上

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10.性能performance

  1. 时间都花在哪
  2. 什么情况下卡顿

以下图为例：从图中看出400ms到800ms左右事件和函数执行得比较频繁，导致frames比较卡顿。

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11.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、骨架屏

12.渲染优化

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

13.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

四、跨端容器

1.为什么需要跨端

  1. 开发成本、效率
  2. 一致性体验
  3. 前端开发生态

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2.有哪些跨端方案

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

3.webview

  1. webview，即网页视图，用于加载网页url，并展示其内容的控件
  2. 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

4.使用webview优势

  1. 一次开发，处处使用，学习成本低
  2. 随时发布，即时更新，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jsBridge和原生系统交互，实现复杂功能

5.webview使用原生能力

  1. js调用native

    • api注入：native获取js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js

    • 直接通过webview暴露的api执行js代码
    • ios webview.stringByEvaluatingJavascriptFromString
    • android webview.evaluateJavascript

6.webview与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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7.小程序

  1. 微信、支付宝、百度小程序、小米直达号
  2. 渲染层-webview
  3. 双线程，多webview架构
  4. 数据通信，native转发

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8.react native/weex

  1. 原生组件渲染
  2. react/vue框架
  3. virtual dom
  4. jsBridge

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9.Lynx

  1. vue
  2. jsCore/V8
  3. jsBinding
  4. native UI/skia

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10.flutter

  1. wideget
  2. dart vm
  3. skia图形库

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11.通用原理

  1. UI组件
  2. 渲染引擎
  3. 逻辑控制引擎
  4. 通信桥梁
  5. 底层api抹平表现差异

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12.跨段方案对比

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13.思考

  1. 同样是基于webview渲染，为什么小程序体验比webview流畅？

    小程序进行大量的离线缓存，在初次加载的时候就将大部分的资源缓存到了本地；减少了操纵dom的一些接口；

  2. 未来的跨段方案会是什么？

    回归webview，webview性能不是最好，但是最广的

五、总结

通过视频的学习，了解了从浏览器的架构有哪些，到浏览器是如何渲染进程，再到chrome的运行原理和跨端容器，这些虽然在代码上不能直接使用，但是这些整体架构的思想和原理能够帮助我们改进系统的性能和效率，还是非常有学习的必要的。

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