WebKit 源码分析 -- loader

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摘要：本文介绍 WebCore 中 Loader 模块是如何加载资源的，分主资源和派生资源分析 loader 模块的类关系。

关键词： WebKit,Loader,Network,ResouceLoader,SubresourceLoader

一、类结构及接口

       Loader 模块是 Network 模块的客户。 Network 模块提供指定资源的获取和上传功能，获取的资源可能来自网络、本地文件或者缓存。对不同 HTTP 实现的适配会在 Network 层完成，所以 Loader 接触到的基本上是同 OS 和 HTTP 实现无关的Network 层接口。

如上是 Loader 和 NetWork 之间的类关系图

ResourceHandleClient 是ResourceHandle 的客户，它定义一系列虚函数，这些虚函数是 ResouceHandle 的回调，继承类实现这些接口，ResourceHandleClient更多的继承关系如下图：

ResouceHandleClient 的接口同网络传输过程息息相关，一般为某一个网络事件对应的回调。下面是其中的一些接口

一般情况下，在发起网络请求前调用，可以设置特定的 Http头部，比如 user agent 等，在重定向请求的时候，也会自动调用

virtual void willSendRequest(ResourceHandle*, ResourceRequest&, const ResourceResponse& /*redirectResponse*/) { }

上传数据的时候，在 TCP wrtie 事件的时候，向对方发送数据的时候调用， loader 可以根据这个回调显示上传进度。

virtual void didSendData(ResourceHandle*, unsigned long long /*bytesSent*/, unsigned long long /*totalBytesToBeSent*/) { }

收到第一个响应包，此时至少 http 的部分头部已经解析（如status code ）， loader 根据响应的头部信息判断请求是否成功等

virtual void didReceiveResponse(ResourceHandle*, const ResourceResponse&) { }

收到 HTTP 响应数据，类似 tcp 的 read 事件，来 http 响应数据了， Network 的设计机制是来一段数据上传一段数据

virtual void didReceiveData(ResourceHandle*, const char*, int, int /*encodedDataLength*/) { }

加载完成，数据来齐

virtual void didFinishLoading(ResourceHandle*, double /*finishTime*/) { }

加载失败

virtual void didFail(ResourceHandle*, const ResourceError&) { }

要求用户鉴权

virtual void didReceiveAuthenticationChallenge(ResourceHandle*, const AuthenticationChallenge&) { }

WebCore 把要加载的资源分成两类，一类是主资源，比如 HTML 页面，或者下载项，一类是派生资源，比如 HTML 页面中内嵌的图片或者脚本链接。这两类资源对于回调的处理有很大的不同，比如，同样是下载失败，主资源可能需要向用户报错，派生资源比如页面中的一张图下载失败，可能就是图不显示或者显示代替说明文字而已，不向用户报错。因此有了 MainResourceLoader 和 SubresourceLoader 之分。它们的公共基类 ResourceLoader 则完成一些两种资源下载都需要完成的操作，比如通过回调将加载进程告知上层应用

ResourceLoader 通过 ResourceNotifier 类将回调传导到 FrameLoaderClient 类。

主资源的加载是立刻发起的，而派生资源则可能会为了优化网络，在队列中等待( 这里的立刻发起是 loader 层面的，不是 Network 层面的 ) 。 ResourceScheduler 这个类就是用来管理资源加载的调度。主要调度对象就是派生资源，会根据 host 来影响资源加载的先后顺序

主资源和派生资源的加载还有一个区别，主资源目前是没有缓存的，而派生资源是有缓存机制的。这里的缓存指的是 Resouce Cache ，用于保存原始数据（比如CSS ， JS 等），以及解码过的图片数据，通过 Resource Cache 可以节省网络请求和图片解码的时候。不同于 Page Cache ， Page Cache 存的是 DOM 树和 Render 树的数据结构，用来在前进后退的时候快速显示页面。

二、加载流程

    下图是加载 html 页面时，一个正常的加载流程。

 

 

 

三、主资源加载过程

 

1. DocumentLoader 调用 MainResourceLoader::load 向 loader 发起请求
2. 调用 MainResourceLoader::loadNow
3. 调用 MainResourceLoader::willSendRequest
4. 调用 ResourceLoader::willSendRequest, 将 callback 通过 ResourceNotifier 传导给 FrameLoaderClient 。 Client 可以在回调中操作 ResourceRequest ，比如设置请求头部。
5. 调用 PolicyChecker::checkNavigationPolicy 过滤掉重复请求等
6. loader 调用 ResourceHandle::create 向 Network 发起加载请求
7. 收到第一个 HTTP 响应数据包 ,Network 回调MainResourceLoader::didReceiveResponse ，主要处理 HTTP 头部。
8. 调用 PolicyChecker:: checkContentPolicy, 并最终通过 FrameLoaderClient 的dispatchDecidePolicyForMIMEType 判断是否为下载请求（存在 "Content-Disposition"http 头部）
9. 调用 MainResourceLoader::continueAfterContentPolicy ，根据ResourceResponse 检测是否发生错误。
10. 调用 ResourceLoader::didReceiveResponse ，将 callback 通过 ResourceNotifier传导给 FrameLoaderClient 。
11. 收到 HTTP 体部数据，调用 MainResourceLoader::didReceiveData
12. 调用 ResourceLoader::didReceiveData ，将 callback 通过 ResourceNotifier 传导给 FrameLoaderClient
13. 调用 MainResourceLoader::addData
14. 调用 DocumentLoader::receivedData
15. 调用 DocumentLoader::commitLoad
16. 调用 FrameLoader::commitProvisionalLoad ， FrameLoader 从 provisional 状态跃迁到 Committed 状态
17. 调用 FrameLoaderClientQt::committedLoad
18. 调用 DocumentLoader::commitData ，启动 Writer 对象来处理数据（DocumentWriter::setEncoding ， DocumentWriter::addData ）
19. 调用 DocumentWriter::addData
20. 调用 DocumentParser::appendByte
21. 调用 DecodedDataDocumentParser::appendBytes 对文本编码进行解码
22. 调用 HTMLDocumentParser::append ，进行 HTML 解析
23. 数据来齐，调用 MainResourceLoader::didFinishLoading
24. 调用 FrameLoader::finishedLoading
25. 调用 DocumentLoader::finishedLoading
26. 调用 FrameLoader::finishedLoadingDocument ，启动 writer 对象接收剩余数据，重复 19-22 进行解析
27. 调用 DocumentWriter::end 结束接收数据（调用 Document::finishParsing ）
28. 调用 HTMLDocumentParser::finish

 

四、主资源加载过程

      在派生资源的加载中， SubresourceLoader 更多起到的是一个转发的作用，通过它的 client （ SubresourceLoaderClient 类）来完成操作。

 

   各个加载阶段的处理在 SubresourceLoaderClient 的派生类CachedResourceRequest,Loader,IconLoader 中完成。 Client 会创建 SubresourceLoader。

    请求发起阶段， ResourceLoadScheduler 负责对 SubresourceLoader 进行调度。

    Document 类会创建 CachedResourceLoader 类的对象 m_cachedResourceLoader,这个类 ( 对象 ) 提供了对 Document 的派生资源的访问接口 requestImage ，requestCSSStyleSheet ， requestUserCSSStyleSheet ， requestScript ， requestFont ，requestXSLStyleSheet ， requestLinkPrefetch 。为了实现这些接口，CachedResourceLoader 需要创建 CachedResourceRequest 对象来发起请求。

一般情况下，一个 Document 拥有一个 CachedResourceLoader 类实例。

MemoryCache 类则对提供缓存条目的管理，可以方便地进行 add ， remove ，缓存淘汰等。具体的缓存条目则是通过 CachedResource 类存储， MemoryCache 类维护了一个 HashMap 存储所有缓存条目。

HashMap <String,CachedResource> m_resources;

CachedResourceRequest 依赖于 CachedResource, 在 CacheResourceRequest 的构造函数中，会传入 CachedResource 对象作为参数。 CachedResource 既存储响应体部，也存储同 cache 相关的头部。在发起请求前，会检查是否有 cache 的 validator ，在收到响应的时候，则需要更新对应的头部。 CachedResource 类实现了 RFC2616 中的缓存一节。实际上 CachedResource 类真正完成了同网络的通信。 CachedResource 类根据申请的资源类型派生出不同的子类

 

 对于资源的加载客户端CacheResourceClient及其子类的关系如图

CachedResource 类的使用者必须是 CachedResourceClient, 在这个类中维护了CachedResourceClient 类的集合 m_clients 。每一个 Client 通过 addClient 和removeClient 将自己加入到该类的 Client 集合中。 CachedResourceClientWalker 则提供了 CachedResouceClient 的一个遍历接口。当数据来齐的时候， CachedResource 类会通过 CachedResouceClient::notifyFinished 接口通知使用者。

下图是 Image 元素对应的几个类关系

下面以 image 为例分析其加载过程

1.   解析 html 页面的时候，解析到 img 标签，调用 HTMLImageElement::create创建 HTMLImageElement 对象，该对象包含 HTMLImageLoader 对象m_imageLoader
2.   解析到 img 的 href 属性，调用ImageLoader::updateFromElementIgnoringPreviousError
3.   调用 ImageLoader::updateFromElement
4.   调用 CachedResourceLoader::requestImage
5.   调用 CachedResourceLoader::requestResource( 根据缓存的情况确定是否可以从缓存获取，或者需要 revalidate ，或者需要直接从网络获取 )
6.   调用 CachedResourceLoader::loadResource
7.   根据 Resource 的类型调用 createResource 创建对应的 CachedResource
8.   调用 MemoryCache::add 在 cache 中查找是否有对应的 cache 条目，如果没有创建之
9.   调用 CachedImage::load
10.  调用 CachedResource::load
11.  调用 CachedResourceLoader::load
12.  调用 CachedResourceRequest::load
13.  创建 CachedResourceRequest 对象，它将作为 SubresourceLoader 的 client
14.  调用 ResourceLoaderScheduler::scheduleSubresourceLoad
15.  调用 SubresourceLoader::create
16.  ResourceLoadScheduler::requestTimerFired
17.  调用 ResourceLoader::start
18.  调用 ResourceHandle::create 发起请求
19.  收到 HTTP 响应头部，调用 ResourceLoader::didReceiveResponse
20.  调用 SubresourceLoader::didiReceiveResponse
21.  调用 CachedResourceRequest::didReceiveResponse 处理响应头部，特别是同缓存相关的头部，比如 304 的 status code
22.  调用 ResourceLoader::didReceiveResponse
23.  收到体部数据，调用 ResourceLoader::didReceiveData
24.  调用 SubresourceLoader::didReceiveData
25.  调用 ResourceLoader::didReceiveData
26.  调用 ResourceLoader::addData 将数据存储到 SharedBuffer 里面
27.  调用 CachedResourceRequest::didReceiveData
28.  数据来齐 , 调用 ResourceLoader::didFinishLoading
29.  调用 SubresourceLoader::didFinishLoading
30.  调用 CachedResourceRequest::didFinishLoading
31.  调用 CachedResource::finish
32.  调用 CachedResourceLoader::loadDone
33.  调用 CachedImage::data ，创建对应的 Image 对象，解码

 

对于文档的解析是通过DocumentParse及其子类类完成的，看一下子类继承关系