史上最全面的浏览器运行原理

从浏览器组成结构,到浏览器运行原理,到浏览器性能优化

起个骚骚的名称,但这的确是史上最全面的浏览器知识剖析了,带着以下几个问题,我们来学习以下浏览器的运行原理:
  • 浏览器的组成结构有哪些呢?
  • 进行一次网站访问,浏览器是如何工作的?
  • 针对浏览器的运作流程,我们可以从哪些方面做些优化?

一,浏览器的组成结构有哪些?

浏览器组成结果图.png

各部分解释:

  1. User Interface(用户界面)
    用户看到的除网页主体界面之外的部分,包括:主页、地址栏、收藏夹、前进/后退按钮、网页加载进度、页签管理、插件中心、设置中心、下载等。
  2. Browser engine(浏览器引擎)
    可以在渲染引擎和用户界面等部分传达指令和通信,是浏览器中各个部分之间相互通信的核心模块。
  3. Renderingengine(渲染引擎)
    通过HTML和CSS生成DOM树和CSSOM树,计算布局,生成排版,也称为排版引擎。常见渲染引擎有Trident、Gecko、WebKit、Blink、Chromium。
  4. Networking(网络)
    发起请求与资源下载。
  5. JavaScript Interpreter(JavaScript解释器)
    执行网页内嵌的JS脚本。如:v8引擎。
  6. UI Backend(显示后端)
    浏览器默认控件(input、select等),对话框,字体集合等。
  7. Data Persistence(数据持久层)
    数据持久层将与浏览会话相关联的各种数据存储在硬盘上。 这些数据可能是诸如:书签、工具栏设置等这样的高级数据,也可能是诸如:Cookie,安全证书、缓存等这样的低级数据。

二,进行一次网站访问,浏览器是如何工作的?

  1. 浏览器域名缓存
  2. DNS缓存,找到对应IP
  3. 发起TCP请求,建立与服务器的连接
    客户端:同步序列号=》服务器:确认包+同步序列号=》确认包
  4. 查看并读取网页缓存(Service Worker、manifest)。没有则发起一个get请求,携带cookie,请求HTML页
  5. 解析HTML,生成DOM tree;解析CSS,生成CSSOM;DOM tree和CSSOM结合,形成Render tree,通过painting过程,显示在页面上


    webkit渲染流程.png
  6. 在解析HTML过程中,发现页面引用了其他未加载的image、css文件、js文件等静态内容,则进行第二阶段的请求
  7. 请求之前会查看缓存状态,如果设置了强缓存并且没有过期,则不再发送请求,状态码为200并直接从硬盘中读取。如果设置了协商缓存,则发送文件的最后修改时间/文件指纹信息,服务器对比后,如果未改变返回304,从缓存中读取。(强制不缓存,需设置cache-control:no-cache,并把过期时间设置为过去时间;或者使用cache-control:no-store)
  8. 如果使用http1.0,则每次资源请求需要重新建立TCP/IP连接并请求,如果使用http2.0,则Connection: keep-alive保持连接,无需重新建立连接
  9. JS资源请求回来之后,调用JS执行引擎执行JS代码,执行过程可能会调用浏览器的网络请求功能,数据缓存功能等
  10. css文件、图片、音视频等资源请求回来之后,可能会触发浏览器的重绘(UI)或回流(布局)

三,针对浏览器的运作流程,我们可以从哪些方面做些优化?

  1. DNS缓存、DNS预加载技术、平衡服务器负载均衡与减少DNS查找次数的关系
  2. 使用Service Worker(页面,数据)、manifest(页面)做页面缓存
  3. 使用HTML5语义化标签,减少CSS选择器层级
  4. 配置webpack按需加载,提取公共文件,压缩代码体积,减少需要请求的资源的数量,使用gzip压缩,使用CDN加速
  5. 使用雪碧图合并小图片,使用base64、SVG图片等代替部分png,移动端实现多尺寸适配,使用CSS平铺等技巧减小图片,对图片尺寸做优化(最简单的,上传qq空间再下载下来),而且,有的时候,需要思考真的需要图片吗?
  6. 针对文件,根据不同的缓存要求,采用不同的资源缓存策略(强缓存,协商缓存,不缓存)
  7. 针对数据,使用web storage,IndexedDB等做数据缓存
  8. 使用HTTP2.0(长连接)代替HTTP1.0,减少TCP/IP连接建立次数,使用etag(文件指纹)取代modified(文件修改日期)做协商缓存
  9. JS文件放在body底部,防止阻塞浏览器DOM渲染和其它资源加载
  10. 图片资源采用懒加载
  11. 样式避免过分重排,减少重绘与回流,对于经常更新的UI视图,建立新的图层单独渲染(例如:translate3d做动画 )
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