瀏覽器（也稱為網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器）是安裝在我們設(shè)備上的軟件應(yīng)用程序，使我們能夠訪問萬維網(wǎng)。在閱讀這篇文字時，你實際上正在使用一個瀏覽器。

有許多瀏覽器正在被使用，截至2022年，使用最多的是：谷歌瀏覽器、蘋果的Safari、微軟的Edge和火狐。

但是，它們實際上是如何工作的，從我們在地址欄中鍵入網(wǎng)絡(luò)地址開始，到我們試圖訪問的頁面顯示在屏幕上，會發(fā)生什么？

關(guān)于這個問題的答案，一個極其簡化的版本是：

當我們從一個特定的網(wǎng)站請求一個網(wǎng)頁時，瀏覽器從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器檢索必要的內(nèi)容，然后在我們的設(shè)備上顯示該網(wǎng)頁。

很直接，對嗎？是的，但在這個看似超級簡單的過程中還涉及更多的內(nèi)容。在這個系列中，我們將討論導航、獲取數(shù)據(jù)、解析和渲染等步驟，并希望能使你對這些概念更清晰。

1.導航

導航是加載網(wǎng)頁的第一步。它指的是當用戶通過點擊一個鏈接、在瀏覽器地址欄中寫下一個網(wǎng)址、提交一個表格等方式請求一個網(wǎng)頁時發(fā)生的過程。

DNS 查詢（解決網(wǎng)址問題）

導航到一個網(wǎng)頁的第一步是找到該網(wǎng)頁的靜態(tài)資源位置（HTML、CSS、Javascript和其他類型的文件）。如果我們導航到 example.com ，HTML 頁面位于 IP 地址為 93.184.216.34 的服務(wù)器上（對我們來說，網(wǎng)站是域名，但對計算機來說，它們是 IP 地址）。如果我們以前從未訪問過這個網(wǎng)站，就必須進行域名系統(tǒng)（DNS）查詢。

DNS 服務(wù)器是包含公共 IP 地址及其相關(guān)主機名數(shù)據(jù)庫的計算機服務(wù)器（這通常被比作電話簿，因為人們的名字與一個特定的電話號碼相關(guān)聯(lián)）。在大多數(shù)情況下，這些服務(wù)器按照要求將這些名字解析或翻譯成 IP 地址（現(xiàn)在有 600 多個不同的 DNS 根服務(wù)器分布在世界各地）。

因此，當我們請求進行 DNS 查詢時，我們實際做的是與這些服務(wù)器中的一個進行對話，要求找出與example.com 名稱相對應(yīng)的IP地址。如果找到了一個對應(yīng)的 IP，就會返回。如果發(fā)生了一些情況，查找不成功，我們會在瀏覽器中看到一些錯誤信息。

在這個最初的查詢之后，IP 地址可能會被緩存一段時間，所以下次訪問同一個網(wǎng)站會更快，因為不需要進行 DNS 查詢（記住，DNS 查詢只發(fā)生在我們第一次訪問一個網(wǎng)站時）。

TCP (Transmission Control Protocol) 握手

一旦瀏覽器知道了網(wǎng)站的 IP 地址，它將嘗試通過 TCP 三次握手（也稱為 SYN-SYN-ACK，或者更準確的說是 SYN、SYN-ACK、ACK，因為 TCP 有三個消息傳輸，用于協(xié)商和啟動兩臺計算機之間的TCP 會話），與持有資源的服務(wù)器建立連接。

TCP 是傳輸控制協(xié)議的縮寫，是一種通信標準，使應(yīng)用程序和計算設(shè)備能夠在網(wǎng)絡(luò)上交換信息。它被設(shè)計用來在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)包，并確保數(shù)據(jù)和信息在網(wǎng)絡(luò)上成功傳遞。

TCP 握手是一種機制，旨在讓兩個想要相互傳遞信息的實體（在我們的例子中是瀏覽器和服務(wù)器）在傳輸數(shù)據(jù)之前協(xié)商好連接的參數(shù)。

因此，如果瀏覽器和服務(wù)器是兩個人，他們之間的對話會是這樣的：

瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送一個 SYNC 消息，要求進行同步（同步意味著連接）

 

然后，服務(wù)器將回復(fù)一個 SYNC-ACK 消息（ SYNChronization 和 ACKnowledgement）

在最后一步，瀏覽器將回復(fù)一個 ACK 信息

現(xiàn)在，TCP連接（雙向連接）已經(jīng)通過3次握手建立，TLS協(xié)商可以開始。

TLS協(xié)商

對于通過 HTTPS 建立的安全連接，需要進行另一次握手。這種握手（TLS協(xié)商）決定了哪個密碼將被用于加密通信，驗證服務(wù)器，并在開始實際的數(shù)據(jù)傳輸之前建立一個安全的連接。

傳輸層安全（TLS）是現(xiàn)已廢棄的安全套接字層（SSL）的繼任者，是一種加密協(xié)議，旨在通過計算機網(wǎng)絡(luò)提供通信安全。該協(xié)議被廣泛用于電子郵件和即時通訊等應(yīng)用，但它在確保 HTTPS安全方面的應(yīng)用仍然是最公開的。由于應(yīng)用程序可以使用或不使用 TLS（或SSL）進行通信，因此客戶（瀏覽器）有必要要求服務(wù)器建立 TLS 連接。

在這一步驟中，瀏覽器和服務(wù)器之間還交換了一些信息

1. 客戶端 hello。瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送一條信息，其中包括它所支持的TLS版本和密碼套件，以及一串隨機字節(jié)，稱為 客戶端隨機數(shù)。

2. 服務(wù)器 hello 和證書。服務(wù)器發(fā)回一條信息，其中包括服務(wù)器的SSL證書、服務(wù)器選擇的密碼套件和服務(wù)器隨機數(shù)，這是服務(wù)器生成的另一個隨機字節(jié)串。

3. 認證。瀏覽器會向頒發(fā)證書的機構(gòu)核實服務(wù)器的 SSL 證書。這樣，瀏覽器就可以確定服務(wù)器就是它所說的那個人。

4. 預(yù)主密碼。瀏覽器會再發(fā)送一串隨機的字節(jié)，稱為主密鑰，用瀏覽器從服務(wù)器的 SSL 證書上獲取的公鑰進行加密。主密碼只能由服務(wù)器用私鑰解密。

5. 使用私鑰。服務(wù)器解密預(yù)主密碼。

6. 創(chuàng)建會話密鑰。瀏覽器和服務(wù)器從客戶端隨機數(shù)、服務(wù)器隨機數(shù)和預(yù)主密碼中生成會話密鑰。

7. 客戶端完成。瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送一個消息，說它已經(jīng)完成。

8. 服務(wù)器完成。服務(wù)器向瀏覽器發(fā)送一個消息，表示它也完成了。

9. 安全對稱加密實現(xiàn)。握手完成，通信可以繼續(xù)使用會話密鑰。

現(xiàn)在可以開始從服務(wù)器請求和接收數(shù)據(jù)了

2.獲取數(shù)據(jù)

在上一節(jié)中，我們談到了導航，這是瀏覽器顯示網(wǎng)站的第一步?，F(xiàn)在，我們將進入下一個步驟，看看如何獲取資源。

HTTP 請求

在我們與服務(wù)器建立安全連接后，瀏覽器將發(fā)送一個初始的 HTTP GET 請求。首先，瀏覽器將請求頁面的 HTML 文件。它將使用 HTTP 協(xié)議來做這件事。

HTTP（超文本傳輸協(xié)議）是一個獲取資源的協(xié)議，如HTML文件。它是網(wǎng)絡(luò)上任何數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，它是一個客戶-服務(wù)器協(xié)議，這意味著請求是由接收者發(fā)起的，通常是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。

請求方法 - POST, GET, PUT, PATCH, delete 等

URI - 是統(tǒng)一資源識別符的縮寫。URIs 用于識別互聯(lián)網(wǎng)上的抽象或物理資源，如網(wǎng)站或電子郵件地址等資源。一個 URI 最多可以有 5 個部分

scheme：用于說明使用的是什么協(xié)議

authority：用于識別域名

path：用于顯示資源的確切路徑

query：用于表示一個請求動作

fragment：用來指代資源的一部分

HTTP 頭字段 - 是瀏覽器和服務(wù)器在每個 HTTP 請求和響應(yīng)中發(fā)送和接收的字符串列表（它們通常對終端用戶是不可見的）。在請求的情況下，它們包含關(guān)于要獲取的資源或請求資源的瀏覽器的更多信息。

如果你想看看這些請求頭字段是什么樣子的，請進入 Chrome 瀏覽器并打開開發(fā)者工具（F12）。進入 Network 標簽，選擇 FETCH/XHR。在下面的屏幕截圖中，我剛剛在搜索引擎上搜索了Palm Springs，這就是請求頭的樣子。

HTTP 響應(yīng)

一旦服務(wù)器收到請求，它將對其進行處理并回復(fù)一個 HTTP 響應(yīng)。在響應(yīng)的正文中，我們可以找到所有相關(guān)的響應(yīng)頭和我們請求的HTML文檔的內(nèi)容

狀態(tài)代碼 - 例如：200、400、401、504網(wǎng)關(guān)超時等（我們的目標是 200 狀態(tài)代碼，因為它告訴我們一切正常，請求是成功的）

響應(yīng)頭字段 - 保存關(guān)于響應(yīng)的額外信息，如它的位置或提供它的服務(wù)器。

一個 HTML 文檔的例子可以是這樣的

對于我前面提到的同一個搜索，響應(yīng)頭是這樣的

如果我們看一下HTML文檔，我們會發(fā)現(xiàn)它引用了不同的 CSS 和 Javascript 文件。這些文件不會被請求。在這個時候，只有 HTML 被請求并從服務(wù)器接收。

這個初始請求的響應(yīng)包含收到的第一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。第一個字節(jié)的時間（TTFB）是指從用戶提出請求（在地址欄中輸入網(wǎng)站名稱）到收到第一個 HTML 數(shù)據(jù)包（通常為14kb）的時間。

TCP 慢啟動和擁塞算法

TCP 慢啟動 是一種平衡網(wǎng)絡(luò)連接速度的算法。 第一個數(shù)據(jù)包將是 14kb（或更?。?，其工作方式是逐漸增加傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，直到達到預(yù)定的閾值。 從服務(wù)器接收到每個數(shù)據(jù)包后，客戶端以 ACK 消息響應(yīng)。 由于連接容量有限，如果服務(wù)器發(fā)送太多數(shù)據(jù)包太快，它們將被丟棄。 客戶端不會發(fā)送任何 ACK 消息，因此服務(wù)器會將此解釋為擁塞。 這就是擁塞算法發(fā)揮作用的地方。 他們監(jiān)控發(fā)送的數(shù)據(jù)包和 ACK 消息的流，以確定流量的最佳速率并創(chuàng)建穩(wěn)定的流量流。

3.HTML 解析

到目前為止，我們討論了導航和數(shù)據(jù)獲取。 今天我們將討論解析，特別是 HTML 解析。

我們看到在向服務(wù)器發(fā)出初始請求后，瀏覽器如何收到包含我們嘗試訪問的網(wǎng)頁的 HTML 資源（第一塊數(shù)據(jù)）的響應(yīng)。 現(xiàn)在瀏覽器的工作就是開始解析數(shù)據(jù)。

解析是指將程序分析并轉(zhuǎn)換為運行時環(huán)境實際可以運行的內(nèi)部格式

換句話說，解析意味著將我們編寫的代碼作為文本（HTML、CSS）并將其轉(zhuǎn)換為瀏覽器可以使用的內(nèi)容。 解析將由瀏覽器引擎完成（不要與瀏覽器的 Javascript 引擎混淆）。

瀏覽器引擎是每個主要瀏覽器的核心組件，它的主要作用是結(jié)合結(jié)構(gòu) (HTML) 和樣式 (CSS)，以便它可以在我們的屏幕上繪制網(wǎng)頁。 它還負責找出哪些代碼片段是交互式的。 我們不應(yīng)將其視為一個單獨的軟件，而應(yīng)將其視為更大軟件（在我們的例子中為瀏覽器）的一部分。

有許多瀏覽器引擎，但大多數(shù)瀏覽器使用這三個活躍且完整引擎之一：

Gecko 它是由 Mozilla 為 Firefox 開發(fā)的。 過去，它曾為其他幾種瀏覽器提供支持，但目前，除了 Firefox，Tor 和 Waterfox 是唯一仍在使用 Gecko 的瀏覽器。 它是用 C++ 和 Javascript 編寫的，自 2016 年起，還用 Rust 編寫。

WebKit 它主要由 Apple 為 Safari 開發(fā)。 它還為 GNOME Web (Epiphany) 和 Otter 提供支持。 （令人驚訝的是，在 iOS 上，包括 Firefox 和 Chrome 在內(nèi)的所有瀏覽器也由 WebKit 提供支持）。 它是用 C++ 編寫的。

Blink，Chromium 的一部分 它最初是 WebKit 的一個分支，主要由 Google 為 Chrome 開發(fā)。 它還為 Edge、Brave、Silk、Vivaldi、Opera 和大多數(shù)其他瀏覽器項目（一些通過 QtWebEngine）提供支持。 它是用 C++ 編寫的。

現(xiàn)在我們了解了誰將進行解析，讓我們看看在從服務(wù)器接收到第一個 HTML 文檔后到底發(fā)生了什么。 讓我們假設(shè)文檔如下所示：

即使請求頁面的 HTML 大于初始的 14KB 數(shù)據(jù)包，瀏覽器也會開始解析并嘗試根據(jù)其擁有的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)體驗。 HTML 解析涉及兩個步驟：詞法分析 和 樹構(gòu)造（構(gòu)建稱為 DOM 樹的東西）。

詞法分析

它將一些輸入轉(zhuǎn)換為標簽（源代碼的基本組件）。 想象一下，我們將一段英文文本分解成單詞，其中單詞就是標簽。

詞法分析過程結(jié)束時的結(jié)果是一系列 0 個或多個以下標簽：DOCTYPE、開始標簽 (<tag>)、結(jié)束標簽(</tag>)、自閉合標簽 (<tag/>) 、屬性名稱、值、注釋、字符、文件結(jié)尾或元素中的純文本內(nèi)容。

構(gòu)建 DOM

創(chuàng)建第一個 token 后，樹構(gòu)建開始。 這實質(zhì)上是基于先前解析的標簽創(chuàng)建樹狀結(jié)構(gòu)（稱為文檔對象模型）。

DOM 樹描述了 HTML 文檔的內(nèi)容。 <html> 元素是文檔樹的第一個標簽和根節(jié)點。 樹反映了不同標簽之間的關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)。 我們有父節(jié)點，嵌套在其他標簽中的標簽是子節(jié)點。 節(jié)點數(shù)越多，構(gòu)建 DOM 樹所需的時間就越長。 下面是我們從服務(wù)器獲得的 HTML 文檔示例的 DOM 樹：

實際上，DOM 比我們在該模式中看到的更復(fù)雜，但我保持簡單以便更好地理解（另外，我們將在以后的文章中更詳細地討論 DOM 及其重要性）。

此構(gòu)建階段是可重入的，這意味著在處理一個 token 時，分詞器可能會恢復(fù)，導致在第一個 token 處理完成之前觸發(fā)并處理更多 token。 從字節(jié)到創(chuàng)建 DOM，整個過程如下所示：

解析器從上到下逐行工作。 當解析器遇到非阻塞資源（例如圖像）時，瀏覽器會向服務(wù)器請求這些圖像并繼續(xù)解析。 另一方面，如果它遇到阻塞資源（CSS 樣式表、在 HTML 的  部分添加的 Javascrpt 文件或從 CDN 添加的字體），解析器將停止執(zhí)行，直到所有這些阻塞資源都被下載。 這就是為什么，如果你正在使用 Javascript，建議在 HTML 文件的末尾添加

預(yù)加載器 & 使頁面更快

Internet Explorer、WebKit 和 Mozilla 都在 2008 年實現(xiàn)了預(yù)加載器，作為處理阻塞資源的一種方式，尤其是腳本（我們之前說過，當遇到腳本標簽時，HTML 解析將停止，直到腳本被下載并執(zhí)行）。

使用預(yù)加載器，當瀏覽器卡在腳本上時，第二個較輕的解析器會掃描 HTML 以查找需要檢索的資源（樣式表、腳本等）。 然后預(yù)加載器開始在后臺檢索這些資源，目的是在主 HTML 解析器到達它們時它們可能已經(jīng)被下載（如果這些資源已經(jīng)被緩存，則跳過此步驟）。

4.解析 CSS

解析完 HTML 之后，就該解析 CSS（在外部 CSS 文件和樣式元素中找到）并構(gòu)建 CSSOM 樹（CSS 對象模型）。

當瀏覽器遇到 CSS 樣式表時，無論是外部樣式表還是嵌入式樣式表，它都需要將文本解析為可用于設(shè)置布局樣式的內(nèi)容。 瀏覽器將 CSS 變成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為 CSSOM。 DOM 和 CSSOM 遵循相似的概念，因為它們都是樹，但它們是不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 就像從我們的 HTML 構(gòu)建 DOM 一樣，從 CSS 構(gòu)建 CSSOM 被認為是一個「渲染阻塞 」過程。

詞法分析和構(gòu)建 CSSOM

與 HTML 解析類似，CSS 解析從詞法分析開始。 CSS 解析器獲取字節(jié)并將它們轉(zhuǎn)換為字符，然后是標簽，然后是節(jié)點，最后它們被鏈接到 CSSOM 中。 瀏覽器會執(zhí)行一些稱為選擇器匹配的操作，這意味著每組樣式都將與頁面上的所有節(jié)點（元素）匹配。

瀏覽器從適用于節(jié)點的最通用規(guī)則開始（例如：如果節(jié)點是 body 元素的子節(jié)點，則所有 body 樣式都由該節(jié)點繼承），然后通過應(yīng)用更具體的規(guī)則遞歸地優(yōu)化計算出的樣式。 這就是為什么我們說樣式規(guī)則是級聯(lián)的。

假設(shè)我們有下面的 HTML 和 CSS：

這段代碼的 CSSOM 看起來像這樣：

請注意，在上面的模式中，嵌套元素既有繼承的樣式（來自父級 - 例如：h1 從 body 繼承其顏色，section 從 body 繼承其字體大小）和它們自己的樣式（可以覆蓋繼承的規(guī)則 是否來自父節(jié)點 - 例如：p 覆蓋了從 div 繼承的顏色和字體大小，而 mainTitle 沒有從父節(jié)點獲得其左邊距）。

由于我們的 CSS 可以有多個來源，并且它們可以包含適用于同一節(jié)點的規(guī)則，因此瀏覽器必須決定最終應(yīng)用哪個規(guī)則。 這就是優(yōu)先級發(fā)揮作用的時候，如果您想了解更多相關(guān)信息，可以訪問此頁面。

想象一下，您在機場尋找您的朋友 John。 如果你想通過喊他的名字找到他，你可以喊 “ John ”。 可能不止一個 John 會同時出現(xiàn)在機場，所以他們可能都會做出回應(yīng)。 更好的方法是用他的全名打電話給你的朋友，這樣當你喊“John Doe”時，你就有更好的機會找到他，因為“ John Doe ”比“ John ”更具體。

同樣，假設(shè)我們有這個元素：

以及這些 CSS 樣式：

您認為瀏覽器會應(yīng)用哪條規(guī)則？ 答案是第二條規(guī)則，因為 p 標簽中的所有 a 標簽選擇器比所有a 標簽選擇器都具有更高的優(yōu)先級。 如果你想玩玩優(yōu)先級，你可以使用這個 優(yōu)先級計算器。

重點

CSS 規(guī)則是從右到左閱讀的，這意味著如果我們有這樣的代碼： section p { color: blue; }, 瀏覽器將首先查找頁面上的所有 p 標簽，然后它會查看這些 p 標簽中是否有一個 section 標簽作為父標簽。 如果查找能夠命中，它將應(yīng)用這個 CSS 規(guī)則

5. 執(zhí)行 Javascript

在解析 CSS 并創(chuàng)建 CSSOM 的同時，還會下載其他資產(chǎn)，包括 Javascript 文件。 這要歸功于我們在之前文章中提到的預(yù)加載器。

預(yù)加載器就像一個解析器，它在主解析器處理 HTML 代碼時掃描 HTML 文件。 它的作用是查找樣式表、腳本或圖片（也需要從服務(wù)器檢索）等資源并請求它們。 希望在解析 HTML 時，這些資源已經(jīng)下載并準備好進行處理。

所以，當我們從服務(wù)器獲取 Javascript 文件后，代碼被解釋、編譯、解析和執(zhí)行。 計算機無法理解 Javascript 代碼，只有瀏覽器可以。 JS 代碼需要被翻譯成計算機可以使用的東西，這是 Javascript 瀏覽器引擎的工作（不要與瀏覽器引擎混淆）。 根據(jù)瀏覽器的不同，JS 引擎可以有不同的名稱和不同的工作方式。

Javascript 引擎

javascript 引擎（有時也稱為 ECMAscript 引擎）是一種在瀏覽器中執(zhí)行（運行）Javascript 代碼的軟件，而不僅僅是零部件（例如，V8 引擎是 Node.js 環(huán)境的核心組件）。

Javascript 引擎通常由 Web 瀏覽器供應(yīng)商開發(fā)，每個主要瀏覽器都有一個。 我們說過，目前使用最多的瀏覽器是 Chrome、Safari、Edge 和 Firefox。 每個都使用不同的 Javascript 引擎，它們是：

V8 V8 是 Google 的高性能 Javascript 引擎。 它是用 C++ 編寫的，用于 Chrome 和 Node.js 等。 它實現(xiàn)了 ECMAscript（一種 Javascript 標準，旨在確保網(wǎng)頁在不同 Web 瀏覽器之間的互操作性）和 WebAssembley。 它實現(xiàn)了 ECMA-262。

JavascriptCore JavascriptCore 是 WebKit 的內(nèi)置 Javascript 引擎，它為 Safari 瀏覽器、郵件和 macOS 上使用的其他應(yīng)用程序提供支持。 它目前按照 ECMA-262 規(guī)范實現(xiàn) ECMAscript。 它也被稱為 SquirrelFish 或 SquirrelFish Extreme。

Chakra Chakra 是微軟為其 Microsoft Edge 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和其他 Windows 應(yīng)用程序開發(fā)的 Javascript 引擎。 它實現(xiàn)了 ECMAscript 5.1，并且對 ECMAscript 6 有部分（不斷增加的）支持。它是用 C++ 編寫的。

SpiderMonkey SpiderMonkey 是 Mozilla 的 Javascript 和 WebAssembly 引擎。 它是用 C++、Javascript 和 Rust 編寫的，用于為 Firefox、Servo 和其他項目提供支持。

一開始，Javascript 引擎只是簡單的解釋器。 我們今天使用的現(xiàn)代瀏覽器能夠執(zhí)行稱為即時 (JIT) 編譯的功能，這是編譯和解釋的混合體。

編譯

在編譯過程中，一個稱為編譯器的軟件將用高級語言編寫的代碼一次性轉(zhuǎn)換為機器代碼。 創(chuàng)建一個目標文件，該文件可以在任何機器上運行。 采取這些步驟后，就可以執(zhí)行代碼了。

解釋

在解釋過程中，解釋器逐行檢查 Javascript 代碼并立即執(zhí)行。 沒有進行編譯，因此沒有創(chuàng)建目標代碼（代碼的輸出由解釋器本身使用其內(nèi)部機制創(chuàng)建）。 舊版本的 Javascript 使用這種類型的代碼執(zhí)行。

即時編譯( JIT Compilation )

即時編譯是給定語言的解釋器的一個特性，它試圖同時利用編譯和解釋。 是在純編譯期間，代碼是在執(zhí)行之前被編譯，然而在 JIT 編譯中，代碼在執(zhí)行時（在運行時）被編譯。 所以我們可以說源代碼是動態(tài)轉(zhuǎn)換為機器代碼的。 較新版本的 Javascript 使用這種類型的代碼執(zhí)行。

JIT 編譯的一個很重要的方面就是將源代碼編譯成當前正在運行的機器的機器碼指令。 這意味著生成的機器代碼是針對正在運行的機器的 CPU 架構(gòu)進行了優(yōu)化。

簡而言之，這三個過程可以總結(jié)為：

• 編譯器：編譯代碼

• 解釋器：運行代碼

• JIT 編譯器：在運行代碼時進行編譯

今天，編譯和解釋這兩個術(shù)語之間的界限已經(jīng)變得非常模糊，因此這個主題可以進行廣泛的辯論。 如果你想了解更多關(guān)于這些過程的信息，你可以閱讀這篇關(guān)于 Mozilla Hacks for starters 的文章。

請注意，我提到了舊版本和新版本的 Javascript。 不支持較新版本語言的瀏覽器將解釋代碼，而支持的瀏覽器將使用某些版本的 JIT 來執(zhí)行代碼（V8、Chakra JavascriptCore 和 SpiderMonkey 引擎都使用 JIT）。 事實上，盡管 Javascript 是一種解釋型語言（它不需要編譯），但如今大多數(shù)瀏覽器都會使用 JIT 編譯來運行代碼，而不是純粹的解釋型語言。

Javascript 代碼是如何處理的

當 Javascript 代碼進入 Javascript 引擎時，它首先被解析。 這意味著代碼被讀取，并且在這種情況下，代碼被轉(zhuǎn)換為稱為抽象語法樹 (AST) 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 代碼將被拆分成與語言相關(guān)的部分（如 function 或 const 關(guān)鍵字），然后所有這些部分將構(gòu)建抽象語法樹。

假設(shè)我們有一個文件，其中包含一個只做一件事的程序，那就是定義一個變量：

js復(fù)制代碼const age = 25;

這就是這行非常簡單的代碼看起來像抽象語法樹的方式（我正在使用@babel/parser-7.16.12）：

如果你想將一些 Javascript 轉(zhuǎn)換為抽象語法樹，你可以使用這個工具。 編寫變量后得到的 AST 實際上要大得多，在屏幕截圖中隱藏了更多節(jié)點。

構(gòu)建 AST 后，它會被翻譯成機器代碼并立即執(zhí)行，因為現(xiàn)代 Javascript 使用即時編譯。 這段代碼的執(zhí)行將由 Javascript 引擎完成，利用稱為“調(diào)用堆?！钡臇|西。

調(diào)用堆棧是解釋器（如 Web 瀏覽器中的 Javascript 解釋器）跟蹤其在調(diào)用多個函數(shù)的腳本中的位置的機制——當前正在運行的函數(shù)以及從該函數(shù)中調(diào)用的函數(shù)等。

6.創(chuàng)建可訪問（無障礙）樹

除了我們一直在討論的所有這些樹（DOM、CSSOM 和 AST）之外，瀏覽器還構(gòu)建了一種稱為可訪問（無障礙）樹的東西。

Web 開發(fā)中的可訪問性（通?？s寫為 A11y — 如“a”，然后是 11 個字符，然后是“y”）意味著讓盡可能多的人能夠使用網(wǎng)站，即使這些人的能力在某種程度上受到限制。 對很多人來說，技術(shù)讓事情變得更容易。 對于殘障人士，技術(shù)使事情成為可能。 可訪問性意味著開發(fā)盡可能易于訪問的內(nèi)容，無論個人的身體和認知能力以及他們?nèi)绾卧L問網(wǎng)絡(luò) (ACT)。

一般而言，殘疾用戶可以并且確實在使用具有各種輔助技術(shù)的網(wǎng)頁。 他們使用屏幕閱讀器、放大鏡、眼動追蹤、語音命令等。 為了讓這些技術(shù)發(fā)揮作用，它們需要能夠訪問頁面的內(nèi)容。 由于他們無法直接讀取 DOM，因此 ACT 開始發(fā)揮作用。

可訪問性樹是使用 DOM 構(gòu)建的，稍后輔助設(shè)備將使用它來解析和解釋我們正在訪問的網(wǎng)頁的內(nèi)容。 ACT 就像 DOM 的語義版本，每次 DOM 更新時它都會更新。 每個需要暴露給輔助技術(shù)的 DOM 元素都會在 ACT 中有一個對應(yīng)節(jié)點。 在未構(gòu)建 ACT 之前，屏幕閱讀器無法訪問內(nèi)容。

要查看可訪問性樹的實際的樣子，您可以通過 Google Chrome 瀏覽器。 打開調(diào)試器 (F12) 并轉(zhuǎn)到“元素”選項卡。 從那里，你可以在右側(cè)選擇“輔助功能”窗格。

 

我去 Google 并檢查了搜索輸入，這是我在“計算”屬性下的“輔助功能”窗格中得到的：

使用語義 HTML 的重要性超出了本文的范圍，但作為開發(fā)人員，我們都應(yīng)該記住，我們構(gòu)建的網(wǎng)站應(yīng)該可供所有希望使用它們的人使用。 如果您想閱讀有關(guān)該主題的更多信息，可以在此處找到一篇關(guān)于 Web 可訪問性的很好的介紹性文章。 據(jù)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會無障礙訪問特別興趣小組稱，目前全世界有超過 13 億人（約占世界人口的 15%）患有某種形式的殘疾。

7.渲染樹

在解析階段構(gòu)建的樹（DOM、CSSOM）被組合成一種叫做渲染樹的東西。 這用于計算最終將繪制到屏幕上的所有可見元素的布局。 渲染樹的目的是確保頁面內(nèi)容以正確的順序繪制元素。 它將作為在屏幕上顯示像素的繪畫過程的輸入。

DOM 和 CSSOM 是使用 HTML 和 CSS 文件創(chuàng)建的。 這兩個文件包含不同類型的信息，樹的結(jié)構(gòu)也不同，那么渲染樹是如何創(chuàng)建的呢？

結(jié)合 DOM 和 CSSOM

• 瀏覽器將開始在 DOM 樹的根部施展魔法并遍歷每個可見節(jié)點。 一些節(jié)點，如腳本或元標記是不可見的，因此它們被忽略。 還有一些節(jié)點會被 CSS 隱藏（例如 display: "none" 屬性），它們也會被忽略。 我們只對可見節(jié)點感興趣，因為只有它們對屏幕上的輸入有影響。

• 對于在 DOM 中找到的每個可見節(jié)點，將在 CSSOM 中找到相應(yīng)的規(guī)則并應(yīng)用它們。

以上步驟的結(jié)果將是一個包含所有可見節(jié)點、內(nèi)容和樣式的渲染樹。

布局（回流）階段

渲染樹包含有關(guān)顯示哪些節(jié)點及其計算樣式的信息，但不包含每個節(jié)點的尺寸或位置。

接下來需要做的是計算這些節(jié)點在設(shè)備視口（瀏覽器窗口內(nèi)）內(nèi)的確切位置及其大小。 這個階段稱為布局（在 Chrome、Opera、Safari 和 Internet Explorer 中）或重排（在 Firefox 中），但它們的意思相同。 瀏覽器在渲染樹的根部開始這個過程并遍歷它。

回流步驟不會只發(fā)生一次，而是每次我們更改 DOM 中影響頁面布局的某些內(nèi)容時，即使是部分更改，都會觸發(fā)回流。 重新計算元素位置的情況示例如下：

• 在 DOM 中添加或刪除元素

• 調(diào)整瀏覽器窗口大小

• 更改元素的寬度、位置或使其浮動

讓我們來看一個非?；镜?HTML 示例，其中內(nèi)嵌了一些 CSS：

html復(fù)制代碼<!DOCTYPE html> <html>   <head>     <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1" />     <title>Reflow</title>   </head>   <body>     <div style="width: 100%; height: 50%">       <div style="width: 50%; height: 50%">This is the reflow stage!</div>     </div>   </body> </html>

上面的代碼只是說在視口內(nèi)我們應(yīng)該有兩個 div，其中第二個嵌套在第一個里面。 父 div 占據(jù)視口寬度的 100%和高度的 50%。第二個 div 占據(jù)父 div 的 50% 這看起來像這樣：

這個過程的輸出是一個類似盒子的模型，它準確地捕獲了每個元素需要在屏幕上的位置及其大小。 完成此步驟后，輸出就可以傳遞到下一步，稱為繪畫階段。

繪畫（重繪）階段

在瀏覽器決定哪些節(jié)點需要可見并計算出它們在視口中的位置后，就可以在屏幕上繪制它們（渲染像素）了。 這個階段也被稱為光柵化階段，瀏覽器將在布局階段計算的每個盒子轉(zhuǎn)換為屏幕上的實際像素。

就像布局階段一樣，繪畫階段不會只發(fā)生一次，而是每次我們改變屏幕上元素的外觀時。 這些情況的例子是：

• 改變元素的輪廓

• 改變背景顏色

• 改變不透明度或可見性

繪畫意味著瀏覽器需要將元素的每個視覺部分繪制到屏幕上，包括文本、顏色、邊框、陰影和替換元素（如按鈕和圖像），并且需要超快地完成。 為了確保重繪可以比初始繪制更快地完成，屏幕上的繪圖通常被分解成幾層。 如果發(fā)生這種情況，則需要進行合成。

分層和合成

傳統(tǒng)意義上，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器完全依賴 CPU 來呈現(xiàn)網(wǎng)頁內(nèi)容。 但現(xiàn)在即使是最小的設(shè)備也有高性能的 GPU，所有大部分實現(xiàn)方案都圍繞著 GPU 來尋求更好的體驗。

合成是一種將頁面的各個部分分成層的技術(shù)，分別繪制它們并在稱為合成器線程的單獨線程中合成為頁面。 當文檔的各個部分繪制在不同的層中并相互重疊時，合成是必要的，以確保它們以正確的順序繪制到屏幕上并且內(nèi)容被正確呈現(xiàn)。

通常，只有特定的任務(wù)會被重定向到 GPU，而這些任務(wù)可以由合成器線程單獨處理。

為了找出哪些元素需要在哪一層，主線程遍歷布局樹并創(chuàng)建層樹。 默認情況下，只有一層（這些層的實現(xiàn)方式因瀏覽器而異），但我們可以找到會觸發(fā)重繪的元素，并為每個元素創(chuàng)建一個單獨的層。 這樣，重繪不應(yīng)應(yīng)用于整個頁面，而且此過程將可以使用到 GPU

如果我們想向瀏覽器提示某些元素應(yīng)該在一個單獨的層上，我們可以使用 will-change CSS 屬性。 實際上有一些特定的屬性和元素表示新層的創(chuàng)建。 其中一些是 <video>、<canvas> 和任何具有 CSS opacity 屬性、3D transform、will-change 和其他一些屬性的元素。 這些節(jié)點連同它們的后代將被繪制到它們自己的圖層上。

謹記

上面討論的兩種操作，回流和重繪，都是昂貴的，尤其是在像手機這樣處理能力低的設(shè)備上。 這就是為什么在處理 DOM 更改時我們應(yīng)該嘗試優(yōu)化它們（我將在我的 DOM 系列的未來一篇文章中詳細討論這一點）。 有些動作只會觸發(fā)重繪，有些動作會同時觸發(fā)回流和重繪。

本文為翻譯文，原文地址

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