浏览器

浏览器有哪些进程和线程？

浏览器是一个多进程多线程的应用程序浏览器内部工作极其复杂。为了避免相互影响，为了减少连环崩溃的几率，当启动浏览器后，它会自动启动多个进程。

其中，最主要的进程有：
1. 浏览器进程
主要负责界面显示、用户交互、子进程管理等。浏览器进程内部会启动多个
线程处理不同的任务。
2. 网络进程
负责加载网络资源。网络进程内部会启动多个线程来处理不同的网络任务。
3. 渲染进程（本节课重点讲解的进程）
渲染进程启动后，会开启一个渲染主线程，主线程负责执行 HTML、CSS、
JS 代码。
默认情况下，浏览器会为每个标签⻚开启一个新的渲染进程，以保证不同的
标签⻚之间不相互影响。

渲染主线程是如何工作的？
渲染主线程是浏览器中最繁忙的线程，需要它处理的任务包括但不限于：
解析 HTML
解析 CSS
计算样式
布局
处理图层
每秒把⻚面画 60 次
执行全局 JS 代码
执行事件处理函数
执行计时器的回调函数
......
思考题：为什么渲染进程不适用多个线程来处理这些事情？
要处理这么多的任务，主线程遇到了一个前所未有的难题：如何调度任
务？
比如：
我正在执行一个 JS 函数，执行到一半的时候用户点击了按钮，我该立即
去执行点击事件的处理函数吗？
我正在执行一个 JS 函数，执行到一半的时候某个计时器到达了时间，我
该立即去执行它的回调吗？
浏览器进程通知我“用户点击了按钮”，与此同时，某个计时器也到达了时
间，我应该处理哪一个呢？
......
渲染主线程想出了一个绝妙的主意来处理这个问题：排队

1. 在最开始的时候，渲染主线程会进入一个无限循环
2. 每一次循环会检查消息队列中是否有任务存在。如果有，就取出第一个任务
执行，执行完一个后进入下一次循环；如果没有，则进入休眠状态。
3. 其他所有线程（包括其他进程的线程）可以随时向消息队列添加任务。新任
务会加到消息队列的末尾。在添加新任务时，如果主线程是休眠状态，则会
将其唤醒以继续循环拿取任务
这样一来，就可以让每个任务有条不紊的、持续的进行下去了。
整个过程，被称之为事件循环（消息循环）
若干解释
何为异步？
代码在执行过程中，会遇到一些无法立即处理的任务，比如：
计时完成后需要执行的任务 —— setTimeout 、 setInterval
网络通信完成后需要执行的任务 -- XHR 、 Fetch
用户操作后需要执行的任务 -- addEventListener
如果让渲染主线程等待这些任务的时机达到，就会导致主线程⻓期处于
「阻塞」的状态，从而导致浏览器「卡死」

渲染主线程承担着极其重要的工作，无论如何都不能阻塞！
因此，浏览器选择异步来解决这个问题

使用异步的方式，渲染主线程永不阻塞

面试题：如何理解 JS 的异步？
参考答案：
JS是一⻔单线程的语言，这是因为它运行在浏览器的渲染主线程中，而渲染
主线程只有一个。
而渲染主线程承担着诸多的工作，渲染⻚面、执行 JS 都在其中运行。
如果使用同步的方式，就极有可能导致主线程产生阻塞，从而导致消息队列
中的很多其他任务无法得到执行。这样一来，一方面会导致繁忙的主线程白
白的消耗时间，另一方面导致⻚面无法及时更新，给用户造成卡死现象。

所以浏览器采用异步的方式来避免。具体做法是当某些任务发生时，比如计
时器、网络、事件监听，主线程将任务交给其他线程去处理，自身立即结束
任务的执行，转而执行后续代码。当其他线程完成时，将事先传递的回调函
数包装成任务，加入到消息队列的末尾排队，等待主线程调度执行。
在这种异步模式下，浏览器永不阻塞，从而最大限度的保证了单线程的流畅
运行。

任务有优先级吗？
任务没有优先级，在消息队列中先进先出
但消息队列是有优先级的
根据 W3C 的最新解释:
每个任务都有一个任务类型，同一个类型的任务必须在一个队列，不同类型
的任务可以分属于不同的队列。
在一次事件循环中，浏览器可以根据实际情况从不同的队列中取出任务执
行。
浏览器必须准备好一个微队列，微队列中的任务优先所有其他任务执行
https://html.spec.whatwg.org/multipage/webappapis.html#p
erform-a-microtask-checkpoint
随着浏览器的复杂度急剧提升，W3C 不再使用宏队列的说法
在目前 chrome 的实现中，至少包含了下面的队列：
延时队列：用于存放计时器到达后的回调任务，优先级「中」
交互队列：用于存放用户操作后产生的事件处理任务，优先级「高」
微队列：用户存放需要最快执行的任务，优先级「最高」
添加任务到微队列的主要方式主要是使用 Promise、MutationObserver
例如：
// 立即把一个函数添加到微队列
Promise.resolve().then(函数)

面试题：阐述一下 JS 的事件循环

参考答案：
事件循环又叫做消息循环，是浏览器渲染主线程的工作方式。
在 Chrome 的源码中，它开启一个不会结束的 for 循环，每次循环从消息
队列中取出第一个任务执行，而其他线程只需要在合适的时候将任务加入到
队列末尾即可。
过去把消息队列简单分为宏队列和微队列，这种说法目前已无法满足复杂的
浏览器环境，取而代之的是一种更加灵活多变的处理方式。
根据 W3C 官方的解释，每个任务有不同的类型，同类型的任务必须在同一
个队列，不同的任务可以属于不同的队列。不同任务队列有不同的优先级，
在一次事件循环中，由浏览器自行决定取哪一个队列的任务。但浏览器必须
有一个微队列，微队列的任务一定具有最高的优先级，必须优先调度执行。

面试题：JS 中的计时器能做到精确计时吗？为什么？
参考答案：
不行，因为：
1. 计算机硬件没有原子钟，无法做到精确计时2. 操作系统的计时函数本身就有少量偏差，由于 JS 的计时器最终调用的
是操作系统的函数，也就携带了这些偏差3. 按照 W3C 的标准，浏览器实现计时器时，如果嵌套层级超过 5 层，
则会带有 4 毫秒的最少时间，这样在计时时间少于 4 毫秒时又带来了偏差4. 受事件循环的影响，计时器的回调函数只能在主线程空闲时运行，因此
又带来了偏差

浏览器是如何工作的

# 面试题

## 浏览器是如何渲染页面的？

当浏览器的网络线程收到 HTML 文档后，会产生一个渲染任务，并将其传递给渲染主线程的消息队列。

在事件循环机制的作用下，渲染主线程取出消息队列中的渲染任务，开启渲染流程。

-------

整个渲染流程分为多个阶段，分别是： HTML 解析、样式计算、布局、分层、绘制、分块、光栅化、画

每个阶段都有明确的输入输出，上一个阶段的输出会成为下一个阶段的输入。

这样，整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。

-------

渲染的第一步是**解析 HTML**。

解析过程中遇到 CSS 解析 CSS，遇到 JS 执行 JS。为了提高解析效率，浏览器在开始解析前，会启动一个预解析的线程，率先下载 HTML 中的外部 CSS 文件和外部的 JS 文件。

如果主线程解析到`link`位置，此时外部的 CSS 文件还没有下载解析好，主线程不会等待，继续解析后续的 HTML。这是因为下载和解析 CSS 的工作是在预解析线程中进行的。这就是 CSS 不会阻塞 HTML 解析的根本原因。

如果主线程解析到`script`位置，会停止解析 HTML，转而等待 JS 文件下载好，并将全局代码解析执行完成后，才能继续解析 HTML。这是因为 JS 代码的执行过程可能会修改当前的 DOM 树，所以 DOM 树的生成必须暂停。这就是 JS 会阻塞 HTML 解析的根本原因。

第一步完成后，会得到 DOM 树和 CSSOM 树，浏览器的默认样式、内部样式、外部样式、行内样式均会包含在 CSSOM 树中。

-------

渲染的下一步是**样式计算**。

主线程会遍历得到的 DOM 树，依次为树中的每个节点计算出它最终的样式，称之为 Computed Style。

在这一过程中，很多预设值会变成绝对值，比如`red`会变成`rgb(255,0,0)`；相对单位会变成绝对单位，比如`em`会变成`px`

这一步完成后，会得到一棵带有样式的 DOM 树。

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接下来是**布局**，布局完成后会得到布局树。

布局阶段会依次遍历 DOM 树的每一个节点，计算每个节点的几何信息。例如节点的宽高、相对包含块的位置。

大部分时候，DOM 树和布局树并非一一对应。

比如`display:none`的节点没有几何信息，因此不会生成到布局树；又比如使用了伪元素选择器，虽然 DOM 树中不存在这些伪元素节点，但它们拥有几何信息，所以会生成到布局树中。还有匿名行盒、匿名块盒等等都会导致 DOM 树和布局树无法一一对应。

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下一步是**分层**

主线程会使用一套复杂的策略对整个布局树中进行分层。

分层的好处在于，将来某一个层改变后，仅会对该层进行后续处理，从而提升效率。

滚动条、堆叠上下文、transform、opacity 等样式都会或多或少的影响分层结果，也可以通过`will-change`属性更大程度的影响分层结果。

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再下一步是**绘制*

主线程会为每个层单独产生绘制指令集，用于描述这一层的内容该如何画出来。

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完成绘制后，主线程将每个图层的绘制信息提交给合成线程，剩余工作将由合成线程完成。

合成线程首先对每个图层进行分块，将其划分为更多的小区域。

它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。

----

分块完成后，进入**光栅化**阶段。

合成线程会将块信息交给 GPU 进程，以极高的速度完成光栅化。

GPU 进程会开启多个线程来完成光栅化，并且优先处理靠近视口区域的块。

光栅化的结果，就是一块一块的位图

--------

最后一个阶段就是**画**了

合成线程拿到每个层、每个块的位图后，生成一个个「指引（quad）」信息。

指引会标识出每个位图应该画到屏幕的哪个位置，以及会考虑到旋转、缩放等变形。

变形发生在合成线程，与渲染主线程无关，这就是`transform`效率高的本质原因。

合成线程会把 quad 提交给 GPU 进程，由 GPU 进程产生系统调用，提交给 GPU 硬件，完成最终的屏幕成像。

## 什么是 reflow？

reflow 的本质就是重新计算 layout 树。

当进行了会影响布局树的操作后，需要重新计算布局树，会引发 layout。

为了避免连续的多次操作导致布局树反复计算，浏览器会合并这些操作，当 JS 代码全部完成后再进行统一计算。所以，改动属性造成的 reflow 是异步完成的。

也同样因为如此，当 JS 获取布局属性时，就可能造成无法获取到最新的布局信息。

浏览器在反复权衡下，最终决定获取属性立即 reflow。ß

## 什么是 repaint？

repaint 的本质就是重新根据分层信息计算了绘制指令。

当改动了可见样式后，就需要重新计算，会引发 repaint。

由于元素的布局信息也属于可见样式，所以 reflow 一定会引起 repaint。

## 为什么 transform 的效率高？

因为 transform 既不会影响布局也不会影响绘制指令，它影响的只是渲染流程的最后一个「draw」阶段

由于 draw 阶段在合成线程中，所以 transform 的变化几乎不会影响渲染主线程。反之，渲染主线程无论如何忙碌，也不会影响 transform 的变化。

# CSS 属性计算过程

你是否了解 CSS 的属性计算过程呢？

https://www.cnblogs.com/duanlibo/p/17309910.html

你不知道的 CSS 之包含块ß

单页面应用中实现前端路由有哪些方式

hash 模式和 history 模式
hash 模式 =>
1. 通过监听 URL 中 hash 部分的变化(hashchange)，从而做出对应的渲染逻辑
2. URL 中带有 #
3. 前端即可完成
4. 请求的时候 # 后面的内容不会包含在 HTTP 请求中，所以改变 hash 不会重新加载页面
history 模式 => HTML5 history 全局对象 => go/forward/back/pushState/replaceState调用 pushState() 和 window.location = '#foo' 基本上一样，都会创建一个新的历史记录
1. 使用 pushState 实现
2. 需要后端配合，将所有路径都指向首页

	pushState(state, title, url)	window.location = '#foo'
URL	新的 URL 必须是同源的	只有在设置锚的时候才使用当前 URL
URL	可能会改变页面的 URL，输入相同的 URL 时不会改变 URL，但是会创建新的历史记录	设置相同的锚不会创建新的历史记录
数据	数据可以放在 state 中	只能将数据写在锚的字符串中

微任务和宏任务

浏览器中并不存在宏任务，宏任务（Macrotask）是 Node.js 发明的术语
浏览器中只有任务和微任务（Microtask）微任务会在任务间隙执行 => 微任务只能插任务的队
1. 使用 script 标签、setTimeout 可以创建任务
2. 使用 Promise#then、window.queueMicrotask 可以创建微任务
多个 then 里面的回调并不会一次性插入到等待队列中，而是执行完一个再插入下一个
一个 return Promise.resolve(...) 等于两个 then

// queue => [0, 1] => 0 -> [1, 4x] => 1 -> [4x, 2] => [2, 4x(剩余一个then)] => 2 -> [4x, 3] => [3, 4x(下一次就将打印)] => 3 -> [4x, 5] => 4x -> [5] => 5 -> [6] => 6
Promise.resolve().then(() => {
    console.log(0);
    return Promise.resolve('4x');
}).then((res) => {
    console.log(res)
});
Promise.resolve().then(() => {
    console.log(1);
}).then(() => {
    console.log(2);
}, () => {
    console.log(2.1)
}).then(() => {
    console.log(3);
}).then(() => {
    console.log(5);
}).then(() => {
    console.log(6);
})

Web 性能优化

HTTP/1.1 => 连接复用 + 并行连接
HTTP/2 => 多路复用 => Frame + Stream => 1个 TCP 连接中可以同时进行多个请求和响应
缓存 + 内容协商cookie-free => cookie 最大有4k，每一个同源请求都会带着 cookie，某些文件可以启用新的域名，从而做到 cookie-free 和并行连接
- HTTP/1.1 => Cache-Control + ETag + If-None-Match + 304 | 200
- HTTP/1.0 => Expires + Last-Modified + If-Modified-Since + 304 | 200
使用 CDN => cookie-free + 并行连接 + 下载速度快
资源合并 => 典型的方案有 icon font 和 SVG symbol
代码层面

分层 => 将一个 JS 拆分成多个 JS，从而达到分层的目的
懒加载 | 预加载 => 多屏图片先加载第一屏，滚动到第二屏在加载第二屏的图片
js 动态导入 => import("lodash").then(_ => _.deepClone())

大屏加载速度优化--突破chrome 6个请求线程限制

1. 问题
当大屏中的内容很多时，比如50个以上，整个页面呈现速度会慢很多，影响用户体验。
通过 chrome开发者工具可以看到，默认情况下，chrome仅开启6个请求线程，用于发起ajax请求。

2. 解决方案
改进的方式有：
（1）调整加载次序。让页面前面的内容先加载，后面的内容后加载。
（2）页面的框架先加载，组件内容再加载。如果页面的框架可以在1S内加载完毕，用户体验会好很多。
（3）突破chrome 6个线程的限制。

下面重点讲解如何突破chrome6个线程的限制。

3. 步骤
3.1. 原理
chrome对同一个域的并发请求数量限制为6。只要让请求处于不同域，就可以打破这个限制。
域由三个部分构成：协议+主机名+端口，只要一个不同，域就不同。在下面的示例中，我们使用多个不同的端口。

3.2. 后端
文件：TestController .java。它定义了一个接口，这个接口的执行时间为1秒。

文件：TomcatConfig .java。它定义3个httpConnector，分别对应8080, 8081, 8082端口。

```java
import org.apache.catalina.connector.Connector;
import org.apache.coyote.AbstractProtocol;
import org.apache.coyote.ProtocolHandler;
import org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatServletWebServerFactory;
import org.springframework.boot.web.servlet.server.ServletWebServerFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class TomcatConfig {

/**
* @return
*/
@Bean
public ServletWebServerFactory httpServerFactory() {
// http connector
Connector connector1 = createHttpConnector(8080);
Connector connector2 = createHttpConnector(8081);
Connector connector3 = createHttpConnector(8082);
// 注册额外的connector
TomcatServletWebServerFactory tomcat = new TomcatServletWebServerFactory();
tomcat.addAdditionalTomcatConnectors(connector1, connector2, connector3);
return tomcat;
}

/**
* 创建 http connector
*
* @return
*/
private Connector createHttpConnector(int port) {
Connector connector = new Connector("org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol");
connector.setPort(port);
// 设置最大线程数
ProtocolHandler handler = connector.getProtocolHandler();
if (handler instanceof AbstractProtocol) {
AbstractProtocol protocol = (AbstractProtocol) handler;
// 运行controller代码的线程的最大数量
protocol.setMaxThreads(200);
}
return connector;
}
}

3.3. 前端
文件 index.html。使用axios模拟60个并发请求。函数axiosSwitchHost会随机地切换host。代码仅用于演示，生产中请自行封装。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
</head>
<body>
</body>
<script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/axios/0.21.1/axios.min.js"></script>
<script>

var urls = ['http://127.0.0.1:8080',
'http://127.0.0.1:8081',
'http://127.0.0.1:8082'
];

/**
* 切换 host
*/
function axiosSwitchHost() {
var index = Math.floor((Math.random() * urls.length));
console.log(index)
axios.defaults.baseURL = urls[index];
}

// 要ctrl + f5强制刷新
// 可以看到，chrome总共开了大约3*6个线程来发起ajax请求
for (let i = 0; i < 60; i++) {
axiosSwitchHost()
axios.get("/test1").then(function (result) {
console.log(result.data)
});
}
</script>
</html>

posted @ 2023-04-24 10:51 前端菜园子阅读(191) 评论(0) 编辑收藏举报

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泼皮，休要嚣张~

浏览器

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微任务和宏任务

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