浏览器的工作原理整理

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浏览器的结构
浏览器的主要组件包括:

用户界面——包括地址栏、前进 / 后退按钮、书签菜单等。除了浏览器主窗口显示用户请求的页面外,其他显示的各个部分都属于用户界面。
用户界面后端——用于绘制基本的窗口小部件,比如组合框和窗口。其公开了与 web 应用无关的通用接口,而在底层使用操作系统的用户界面方法。
浏览器引擎——在用户界面和渲染引擎之间传递指令。
渲染引擎——负责显示请求的内容。如果请求的内容是 HTML, 它就解析 HTML 和 css 内容,并将解析后的内容显示在窗口上。
网络——用于网络调用。比如 http 请求。其接口与 web 应用无关,并为所有 web 应用提供底层实现。
JavaScript 解释器。用于解析和执行 JavaScript 代码,比如 chrome 的 javascript 解释器是 V8。
数据存储。这是持久层。浏览器需要在硬盘上保存各种数据,例如 cookie。新的 HTML5 规范定义了“网络数据库”,这是一个完整的且轻便的浏览器内数据库。

值得注意的是,不同于大多数浏览器,chrome 浏览器为每个标签页都分配了各自的渲染引擎实例,每个标签页都是一个独立的进程(即每个标签页都在独立的“沙箱”内运行,在提高安全性的同时,一个标签页面崩溃也不会导致其他的标签页被关闭)

浏览器进程与线程

进程是 cpu 资源分配的最小单位(是能拥有资源和独立运行的最小单位)
线程是 cpu 调度的最小单位(线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位,一个进程可以有多个线程)

浏览器是多进程的,有一个主控进程,以及每一个 tab 页面都会新开一个进程(某些情况下多个 tab 会合并进程)
浏览器的进程为以下几种:

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,仅当使用该插件的时候才创建
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(有时会优化,如多个空白 tab 会合成一个进程)

每一个 tab 页面可以看作是浏览器内核进程,然后这个进程是多线程的,他又几大类子线程:

GUI 线程 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),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
JS 引擎线程 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 页中无论什么时候都只有一个 js 线程在运行 js 程序
事件触发线程
定时器线程 setInterval 与 setTimeout 所在的线程 浏览器定时器计数器并不是由 js 引擎计数的,(因为 js 引擎时单线程的,如果处于阻塞线程状态就会影响计时的准确)因此通过单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。
网络请求线程 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。

每次网络请求时都需要开辟单独的线程进行,譬如如果 URL 解析到 http 协议,就会新建一个网络线程去处理资源下载。因此浏览器会根据解析出得协议,开辟一个网络线程,前往请求资源
进程之间的通信
五种通讯方式总结:

管道:速度慢,容量有限,只有父子进程能通讯
FIFO:任何进程间都能通讯,但速度慢
消息队列:容量受到系统限制,且要注意第一次读的时候,要考虑上一次没有读完的数据的问题
信号量:不能传递复杂消息,只能用来同步
共享内存区:能够很容易控制容量,速度快,但要保持同步,比如一个进程在写的时候,另一个进程要注意读写的问题,相当于线程种的线程安全,当然,共享内存区同样可以用作线程间通讯,不过没有这个必要,线程间本来就已经共享了统一进程内的一块内存。

由于浏览器每一个 tab 页面即为一个进程,页面间的通信即为进程的通信
window.open(url,name,featrues,replace) url:(可选) 为空则打开空白新窗口 name:(可选)子窗口的句柄。声明新窗口的名称。若名字已存在则在指定窗口打开。仅当同源或该脚本打开了这个窗口才可以通过名字进项指定窗口 Features (可选) 声明新窗口要显示的标准浏览器的特征 (必须是打开空白窗口)。Replace(可选) 为 true 的话则替换浏览历史中的当前条目 (返回回不去),默认为 false, 创建新条目。

渲染引擎
渲染引擎也称为浏览器内核,主要时在浏览器窗口中显示所请求的内容,这是每个浏览器的核心部分。
常见的浏览器渲染引擎有两种:一是 firefox 使用的 Gecko,这是 Mozilla 公司“自制”的渲染引擎。另一个是 safari 和 chrome 使用的都是 webkit。
渲染流程:渲染引擎一开始会从网络层获取请求的文档的内容,通常以 8k 分块的方式完成,获取了文档内容之后,渲染引擎开始正式工作渲染引擎解析 HTML 文档,并将文档中的标签转化为 dom 节点树,同时,它会解析外部 css 文件以及 style 标签中的样式数据。这些样式信息连同 HTML 中的可见内容一起,被用于构建另一颗树——渲染树(RenderTree)。渲染树由一些带有视觉属性(如颜色、大小等)的矩形组成,这些矩形将按照正确的顺序显示在屏幕上。渲染树构建完毕之后,将会进入“布局”处理阶段,即为每一个节点分配一个屏幕坐标。再下一步就是绘制,即遍历 renderTree,并使用 UI 后端层绘制每个节点。注意:这个过程时逐步完成的,为了更好的用户体验,渲染引擎将会尽可能的早的将内容呈现在屏幕上,并不会等到所有的 Html 都解析完成之后再去构建和布局 renderTree。它时解析完一部分内容就显示一部分内容,同时,可能还在通过网络下载其余内容。

正文完
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