浏览器进程(控制进程)是如何和浏览器内核通信的?

  看到这里,如果觉得累了,可以先休息下,这些概念需要被消化,毕竟后续将提到的事件循环机制就是基于事件触发线程的。

  所以如果仅仅是看某个碎片化知识,可能会有一种似懂非懂的感觉。要完成的梳理一遍才能快速沉淀,不易遗忘。放张图巩固下吧:

  网页右下角弹出视频广告js代码_js代码混淆器_js网页计数器代码

  再说一点,为什么JS引擎是单线程的?

  额,这个问题其实应该没有标准答案,譬如,可能仅仅是因为由于多线程的复杂性,譬如多线程操作一般要加锁,因此最初设计时选择了单线程。

  Browser进程和浏览器内核(Renderer进程)的通信过程

  看到这里,首先,应该对浏览器内的进程和线程都有一定理解了,那么接下来,再谈谈浏览器的Browser进程(控制进程)是如何和内核通信的,这点也理解后,就可以将这部分的知识串联起来,从头到尾有一个完整的概念。

  如果自己打开任务管理器,然后打开一个浏览器,就可以看到:任务管理器中出现了两个进程(一个是主控进程,一个则是打开Tab页的渲染进程),然后在这前提下,看下整个的过程:(简化了很多)

  这里绘一张简单的图:(很简化)

  js网页计数器代码_js代码混淆器_网页右下角弹出视频广告js代码

  看完这一整套流程,应该对浏览器的运作有了一定理解了,这样有了知识架构的基础后,后续就方便往上填充内容。

  这块再往深处讲的话就涉及到浏览器内核源码解析了,不属于本文范围。

  如果这一块要深挖,建议去读一些浏览器内核源码解析文章。

  梳理浏览器内核中线程之间的关系

  到了这里,已经对浏览器的运行有了一个整体的概念,接下来,先简单梳理一些概念

  GUI渲染线程与JS引擎线程互斥

  由于JavaScript是可操纵DOM的,如果在修改这些元素属性同时渲染界面(即JS线程和UI线程同时运行),那么渲染线程前后获得的元素数据就可能不一致了。

  因此为了防止渲染出现不可预期的结果,浏览器设置GUI渲染线程与JS引擎为互斥的关系,当JS引擎执行时GUI线程会被挂起,GUI更新则会被保存在一个队列中等到JS引擎线程空闲时立即被执行。

  JS阻塞页面加载

  从上述的互斥关系,可以推导出,JS如果执行时间过长就会阻塞页面。

  譬如,假设JS引擎正在进行巨量的计算,此时就算GUI有更新,也会被保存到队列中,等待JS引擎空闲后执行。

  然后,由于巨量计算,所以JS引擎很可能很久很久后才能空闲,自然会感觉到巨卡无比。

  所以,要尽量避免JS执行时间过长,这样就会造成页面的渲染不连贯,导致页面渲染加载阻塞的感觉。

  WebWorker,JS的多线程?

  前文中有提到JS引擎是单线程的,而且JS执行时间过长会阻塞页面,那么JS就真的对cpu密集型计算无能为力么?

  所以,后来HTML5中支持了Web Worker。

  MDN的官方解释是:

  <pre class="code-snippet__a href='https://www.veimoz.com/1996' title='JS跨域在不同的域之间进行数据传输或通信的应用' target='_blank'js/a" data-lang="javascript">Web Worker为Web内容在后台线程中运行脚本提供了一种简单的方法。线程可以执行任务而不干扰用户界面` 一个worker是使用一个构造函数创建的一个对象(e.g. Worker()) 运行一个命名的JavaScript文件 这个文件包含将在工作线程中运行的代码; workers 运行在另一个全局上下文中,不同于当前的window `因此,使用 window快捷方式获取当前全局的范围 (而不是self) 在一个 Worker 内将返回错误</pre>

  这样理解下:

  所以,如果有非常耗时的工作,请单独开一个Worker线程,这样里面不管如何翻天覆地都不会影响JS引擎主线程,只待计算出结果后,将结果通信给主线程即可,perfect!

  而且注意下,JS引擎是单线程的,这一点的本质仍然未改变,Worker可以理解是浏览器给JS引擎开的外挂,专门用来解决那些大量计算问题。

  其它,关于Worker的详解就不是本文的范畴了,因此不再赘述。

  WebWorker与SharedWorker

  既然都到了这里,就再提一下SharedWorker(避免后续将这两个概念搞混)

  看到这里,应该就很容易明白了,本质上就是进程和线程的区别。SharedWorker由独立的进程管理,WebWorker只是属于render进程下的一个线程。

  简单梳理下浏览器渲染流程

  本来是直接计划开始谈JS运行机制的,但想了想,既然上述都一直在谈浏览器,直接跳到JS可能再突兀,因此,中间再补充下浏览器的渲染流程(简单版本)。

  为了简化理解,前期工作直接省略成:(要展开的或完全可以写另一篇超长文)

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="diff">浏览器输入url,浏览器主进程接管,开一个下载线程,`然后进行 http请求(略去DNS查询,IP寻址等等操作),然后等待响应,获取内容,随后将内容通过RendererHost接口转交给Renderer进程 `浏览器渲染流程开始</pre>

  浏览器器内核拿到内容后,渲染大概可以划分成以下几个步骤:

  所有详细步骤都已经略去,渲染完毕后就是load事件了,之后就是自己的JS逻辑处理了

  既然略去了一些详细的步骤,那么就提一些可能需要注意的细节把。

  这里重绘参考来源中的一张图:

  js代码混淆器_网页右下角弹出视频广告js代码_js网页计数器代码

  load事件与DOMContentLoaded事件的先后

  上面提到,渲染完毕后会触发load事件,那么你能分清楚load事件与DOMContentLoaded事件的先后么?

  很简单,知道它们的定义就可以了:

  当 DOMContentLoaded 事件触发时,仅当DOM加载完成,不包括样式表,图片。(譬如如果有async加载的脚本就不一定完成)

  js代码混淆器_js网页计数器代码_网页右下角弹出视频广告js代码

  当 onload 事件触发时,页面上所有的DOM,样式表,脚本,图片都已经加载完成了。(渲染完毕了)

  所以,顺序是:DOMContentLoaded -> load

  css加载是否会阻塞dom树渲染?

  这里说的是头部引入css的情况

  首先,我们都知道:css是由单独的下载线程异步下载的。

  然后再说下几个现象:

  这可能也是浏览器的一种优化机制。

  因为你加载css的时候,可能会修改下面DOM节点的样式,如果css加载不阻塞render树渲染的话,那么当css加载完之后,render树可能又得重新重绘或者回流了,这就造成了一些没有必要的损耗。

  所以干脆就先把DOM树的结构先解析完,把可以做的工作做完,然后等你css加载完之后,在根据最终的样式来渲染render树,这种做法性能方面确实会比较好一点。

  普通图层和复合图层

  渲染步骤中就提到了composite概念。

  可以简单的这样理解,浏览器渲染的图层一般包含两大类:普通图层以及复合图层

  首先,普通文档流内可以理解为一个复合图层(这里称为默认复合层,里面不管添加多少元素,其实都是在同一个复合图层中)

  其次,absolute布局(fixed也一样),虽然可以脱离普通文档流,但它仍然属于默认复合层。

  然后,可以通过硬件加速的方式,声明一个新的复合图层,它会单独分配资源(当然也会脱离普通文档流,这样一来,不管这个复合图层中怎么变化,也不会影响默认复合层里的回流重绘)

  可以简单理解下:GPU中,各个复合图层是单独绘制的js网页计数器代码,所以互不影响,这也是为什么某些场景硬件加速效果一级棒

  可以Chrome源码调试 -> More Tools -> Rendering -> Layer borders中看到,黄色的就是复合图层信息

  如下图,可以验证上述的说法。

  js网页计数器代码_网页右下角弹出视频广告js代码_js代码混淆器

  如何变成复合图层(硬件加速)

  将该元素变成一个复合图层,就是传说中的硬件加速技术

  absolute和硬件加速的区别

  可以看到,absolute虽然可以脱离普通文档流,但是无法脱离默认复合层。所以,就算absolute中信息改变时不会改变普通文档流中render树,但是,浏览器最终绘制时,是整个复合层绘制的,所以absolute中信息的改变,仍然会影响整个复合层的绘制。(浏览器会重绘它,如果复合层中内容多,absolute带来的绘制信息变化过大,资源消耗是非常严重的)

  而硬件加速直接就是在另一个复合层了(另起炉灶),所以它的信息改变不会影响默认复合层(当然了,内部肯定会影响属于自己的复合层),仅仅是引发最后的合成(输出视图)

  js代码混淆器_网页右下角弹出视频广告js代码_js网页计数器代码

  复合图层的作用?

  一般一个元素开启硬件加速后会变成复合图层,可以独立于普通文档流中,改动后可以避免整个页面重绘,提升性能。

  但是尽量不要大量使用复合图层,否则由于资源消耗过度,页面反而会变的更卡。

  硬件加速时请使用index

  使用硬件加速时,尽可能的使用index,防止浏览器默认给后续的元素创建复合层渲染。

  具体的原理时这样的:webkit CSS3中,如果这个元素添加了硬件加速,并且index层级比较低,那么在这个元素的后面其它元素(层级比这个元素高的,或者相同的,并且releative或absolute属性相同的),会默认变为复合层渲染,如果处理不当会极大的影响性能。

  简单点理解,其实可以认为是一个隐式合成的概念:如果a是一个复合图层,而且b在a上面,那么b也会被隐式转为一个复合图层,这点需要特别注意。

  从Event Loop谈JS的运行机制

  到此时,已经是属于浏览器页面初次渲染完毕后的事情,JS引擎的一些运行机制分析。

  注意,这里不谈可执行上下文,VO,scop chain等概念(这些完全可以整理成另一篇文章了),这里主要是结合Event Loop来谈JS代码是如何执行的。

  读这部分的前提是已经知道了JS引擎是单线程,而且这里会用到上文中的几个概念:(如果不是很理解,可以回头温习)

  然后再理解一个概念:

  看图:

  网页右下角弹出视频广告js代码_js代码混淆器_js网页计数器代码

  看到这里,应该就可以理解了:为什么有时候setTimeout推入的事件不能准时执行?

  因为可能在它推入到事件列表时,主线程还不空闲,正在执行其它代码js网页计数器代码,所以自然有误差。

  事件循环机制进一步补充

  这里就直接引用一张图片来协助理解:(参考自Philip Roberts的演讲《Help, I'm stuck in an event-loop》)

  网页右下角弹出视频广告js代码_js网页计数器代码_js代码混淆器

  上图大致描述就是:

  单独说说定时器

  上述事件循环机制的核心是:JS引擎线程和事件触发线程。

  但事件上,里面还有一些隐藏细节,譬如调用setTimeout后,是如何等待特定时间后才添加到事件队列中的?

  是JS引擎检测的么?当然不是了。它是由定时器线程控制(因为JS引擎自己都忙不过来,根本无暇分身)

  为什么要单独的定时器线程?因为JavaScript引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确,因此很有必要单独开一个线程用来计时。

  什么时候会用到定时器线程?当使用setTimeout或setInterval时,它需要定时器线程计时,计时完成后就会将特定的事件推入事件队列中。

  譬如:

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">setTimeout(function(){` console.log('hello!');`}, 1000);</pre>

  这段代码的作用是当1000毫秒计时完毕后(由定时器线程计时),将回调函数推入事件队列中,等待主线程执行。

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">setTimeout(function(){` console.log('hello!');}, 0); `console.log('begin');</pre>

  这段代码的效果是最快的时间内将回调函数推入事件队列中,等待主线程执行。

  注意

  setTimeout而不是setInterval

  用setTimeout模拟定期计时和直接用setInterval是有区别的。

  因为每次setTimeout计时到后就会去执行,然后执行一段时间后才会继续setTimeout,中间就多了误差(误差多少与代码执行时间有关)

  而setInterval则是每次都精确的隔一段时间推入一个事件(但是,事件的实际执行时间不一定就准确,还有可能是这个事件还没执行完毕,下一个事件就来了)

  而且setInterval有一些比较致命的问题就是:

  所以,鉴于这么多但问题,目前一般认为的最佳方案是:用setTimeout模拟setInterval,或者特殊场合直接用requestAnimationFrame

  补充

  JS高程中有提到,JS引擎会对setInterval进行优化,如果当前事件队列中有setInterval的回调,不会重复添加。不过,仍然是有很多问题。

  事件循环进阶:macrotask与microtask

  上文中将JS事件循环机制梳理了一遍,在ES5的情况是够用了,但是在ES6盛行的现在,仍然会遇到一些问题,譬如下面这题:

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">console.log('script start');` setTimeout(function() { console.log('setTimeout');}, 0); Promise.resolve().then(function() { console.log('promise1');}).then(function() { console.log('promise2');}); `console.log('script end');</pre>

  嗯哼,它的正确执行顺序是这样子的:

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="properties">script start`script endpromise1promise2`setTimeout</pre>

  为什么呢?因为Promise里有了一个一个新的概念:microtask。

  网页右下角弹出视频广告js代码_js网页计数器代码_js代码混淆器

  或者,进一步,JS中分为两种任务类型:macrotask和microtask,在ECMAScript中,microtask称为jobs,macrotask可称为task。

  它们的定义?区别?简单点可以按如下理解:

  分别很么样的场景会形成macrotask和microtask呢?

  补充

  在node环境下,process.nextTick的优先级高于Promise,也就是可以简单理解为:在宏任务结束后会先执行微任务队列中的nextTickQueue部分,然后才会执行微任务中的Promise部分。

  再根据线程来理解下:

  所以,总结下运行机制:

  如图:

  js代码混淆器_网页右下角弹出视频广告js代码_js网页计数器代码

  另外,请注意下Promise的polyfill与官方版本的区别:

  注意

  有一些浏览器执行结果不一样(因为它们可能把microtask当成macrotask来执行了),但是为了简单,这里不描述一些不标准的浏览器下的场景(但记住,有些浏览器可能并不标准)

  补充:使用MutationObserver实现microtask

  MutationObserver可以用来实现microtask(它属于microtask,优先级小于Promise,一般是Promise不支持时才会这样做)

  它是HTML5中的新特性,作用是:监听一个DOM变动,当DOM对象树发生任何变动时,Mutation Observer会得到通知

  像以前的Vue源码中就是利用它来模拟nextTick的,具体原理是,创建一个TextNode并监听内容变化,然后要nextTick的时候去改一下这个节点的文本内容,如下:(Vue的源码,未修改)

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">var counter = 1`var observer = new MutationObserver(nextTickHandler)var textNode = document.createTextNode(String(counter)) observer.observe(textNode, { characterData: true})timerFunc = () => { counter = (counter + 1) % 2 textNode.data = String(counter)`}</pre>

  不过,现在的Vue(2.5+)的nextTick实现移除了MutationObserver的方式(据说是兼容性原因),取而代之的是使用MessageChannel(当然,默认情况仍然是Promise,不支持才兼容的)。

  MessageChannel属于宏任务,优先级是:MessageChannel->setTimeout,所以Vue(2.5+)内部的nextTick与2.4及之前的实现是不一样的,需要注意下。

  写在最后的话

  看到这里,不知道对JS的运行机制是不是更加理解了,从头到尾梳理,而不是就某一个碎片化知识应该是会更清晰的吧?

  同时,也应该注意到了JS根本就没有想象的那么简单,前端的知识也是无穷无尽,层出不穷的概念、N多易忘的知识点、各式各样的框架、底层原理方面也是可以无限的往下深挖,然后你就会发现,你知道的太少了。。。

  往期

  网页右下角弹出视频广告js代码_js代码混淆器_js网页计数器代码

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