前端开发需要了解的浏览器通识

浏览器通识

一、浏览器架构

1、单进程浏览器时代

2007年之前，市面上浏览器都是单进程的,在同一个进程里会存在网络、插件、JavaScript运行环境、渲染引擎和页面等。
缺点

1. 不稳定：一个节点崩溃，整个浏览器崩溃
2. 不流畅：运行在同一个线程，需要重上到下一次完成
3. 不安全：通过浏览器的漏洞来获取系统权限，可以对你的电脑做一些恶意的事情

2、多进程浏览器时代

新的Chrome浏览器包括：

1. 1个浏览器（Browser）主进程：界面显示、用户交互、子进程管理，同时提供存储等功能
2. 1个 GPU 进程：UI界面都选择采用GPU来绘制
3. 1个网络（NetWork）进程：网络资源加载
4. 多个渲染进程：将 HTML、CSS 和 JavaScript 转换为用户可以与之交互的网页
5. 多个插件进程：负责插件的运行
   浏览器是多进程的优点
6. 一个页面崩溃不会影响到整个浏览器
7. 多进程可以充分利用现代 CPU 多核的优势。
8. 方便使用沙盒模型隔离插件等进程,提高浏览器的稳定性。

3、Chrome 打开一个页面需要启动多少进程？分别有哪些进程？

• 打开 1 个页面至少需要 1 个网络进程、1 个浏览器进程、1 个 GPU 进程以及 1 个渲染进程，共 4 个；
• 最新的 Chrome 浏览器包括：1 个浏览器（Browser）主进程、1 个 GPU 进程、1 个网络（NetWork）进程、多个渲染进程和多个插件进程。

二、javascript单线程

1、为什么采用单线程

主要用途是与用户互动，以及操作DOM。如果JavaScript是多线程的，会带来很多复杂的问题。
Web Worker：为 JavaScript 创造多线程环境，允许主线程创建 Worker 线程，将一些任务分配给后者运行。但是子线程完全受主线程控制，且不得操作DOM

2、浏览器内核中线程之间的关系

1. GUI渲染线程和JS引擎线程互斥
2. JS阻塞页面加载：js如果执行时间过长就会阻塞页面

3、进程和线程又是什么呢

进程：是 CPU 资源分配的最小单位（是能拥有资源和独立运行的最小单位）。
线程：是 CPU 调度的最小单位（是建立在进程基础上的一次程序运行单位）。

4、任务队列

JS 是单线程的，同步执行任务会造成浏览器的阻塞，所以我们将 JS 分成一个又一个的任务，通过不停的循环来执行事件队列中的任务。

• 单线程就意味着，所有任务都要排队执行，前一个任务结束，才会执行后一个任务。
• 如果当前线程空闲，并且队列为空，那每次加入队列的函数将立即执行。

三、渲染机制

1. 浏览器如何渲染网页

浏览器渲染一共有五步

1. 处理 HTML 并构建 DOM 树。
2. 处理 CSS构建 CSSOM 树。
3. 将 DOM 与 CSSOM 合并成一个渲染树。
4. 根据渲染树来布局，计算每个节点的位置。
5. 调用 GPU 绘制，合成图层，显示在屏幕上

第四步和第五步是最耗时的部分，这两步合起来，就是我们通常所说的渲染

1. 在构建 CSSOM 树时，会阻塞渲染，直至 CSSOM树构建完成
2. 当 HTML 解析到 script 标签时，会暂停构建 DOM，完成后才会从暂停的地方重新开始

四、缓存机制

1、常见 http 缓存的类型

1. 私有/浏览器/本地缓存
2. 代理缓存

2、缓存的好处

1. 减少了冗余的数据传输，减少网费
2. 减少服务器端的压力
   W3. eb 缓存能够减少延迟与网络阻塞，进而减少显示某个资源所用的时间
3. 加快客户端加载网页的速度

3、浏览器缓存总结

浏览器缓存分为强缓存和协商缓存。

强缓存

对一个网站而言，CSS、JavaScript、图片等静态资源更新的频率都比较低，而这些文件又几乎是每次HTTP请求都需要的，如果将这些文件缓存在浏览器中，可以极好的改善性能。

通过设置http头中的cache-control和expires的属性，可设定浏览器缓存，将静态内容设为永不过期，或者很长时间后才过期。

1、Cache-Control
Cache-Control属性是在服务器端配置的，不同的服务器有不同的配置，apache、nginx、IIS、tomcat等配置都不尽相同。
以Apache为例，在http.conf中做如下配置：

	Header set Cache Control max-age=16768000,public


	Header set Cache Control max-age=2628000,public

问题：浏览器缓存的资源，若又想更新资源，如何实现？
解决：通过修改该资源的名称来实现。修改了资源名称，浏览器会当做不同的资源。
Cache-Control相关属性
no-cache：不使用本地缓存。
no-store：直接禁止游览器缓存数据，
public：可以被所有的用户缓存，
private：只能被终端用户的浏览器缓存，
max-age：从当前请求开始，
must-revalidate，当缓存过期时，

2、Expires
Expires属性也是在服务端配置的，具体的配置也根据服务器而定。
问题：可能存在客户端时间跟服务端时间不一致的问题。
解决：建议Expires结合Cache-Control一起使用。

Cache-Control: public
Expires: Wed, Jan 10 2018 00:27:04 GMT

过程

• 第一次浏览器发送请求给服务器时，此时浏览器还没有本地缓存副本，服务器返回资源给浏览器，响应码是200 OK，浏览器收到资源后，把资源和对应的响应头一起缓存下来
• 第二次浏览器准备发送请求给服务器时候，浏览器会先检查上一次服务端返回的响应头信息中的Cache-Control，它的值是一个相对值，单位为秒，表示资源在客户端缓存的最大有效期，过期时间为第一次请求的时间减去Cache-Control的值，过期时间跟当前的请求时间比较，如果本地缓存资源没过期，那么命中缓存，不再请求服务器
• 如果没有命中，浏览器就会把请求发送给服务器，进入缓存协商阶段。

协商缓存

览器在第一次访问页面时向服务器请求资源，并缓存起来，下次再访问时会判断在缓存中是否已有该资源且有没有更新过，如果已有该资源且未更新过，则直接从浏览器缓存中读取。

原理：
通过HTTP 请求头中的 If-Modified-Since（If-No-Match） 和响应头中的Last-Modified（ETag）来实现
HTTP请求把 If-Modified-Since（If-No-Match）传给服务器
服务器将其与Last-Modified（ETag）对比，若相同，则文件没有被改动过，则返回304，直接浏览器缓存中读取资源即可。

缓存位置

• Service Worker
• Memory Cache
• Disk Cache
• Push Cache

Service Worker

离线缓存: 这个应用场景比如PWA，它借鉴了Web Worker思路，由于它脱离了浏览器的窗体，因此无法直接访问DOM。它能完成的功能比如：离线缓存、消息推送和网络代理，其中离线缓存就是Service Worker Cache。

Memory Cache

内存缓存：从效率上讲它是最快的，从存活时间来讲又是最短的，当渲染进程结束后，内存缓存也就不存在了。

Disk Cache

存储在磁盘中的缓存：从存取效率上讲是比内存缓存慢的，优势在于存储容量和存储时长。

Push Cache

推送缓存：这算是浏览器中最后一道防线吧，它是HTTP/2的内容

六、浏览器存储

1. 短暂性存储：我们只需要将数据存在内存中，只在运行时可用
2. 持久性存储：可以分为 浏览器端 与 服务器端
   • 浏览器:
     1. cookie: 通常用于存储用户身份，登录状态等
     2. localStorage / sessionStorage: 长久储存/窗口关闭删除， 体积限制为 4~5M
     3. indexDB：浏览器提供的本地数据库
   • 服务器:
     1. 分布式缓存 redis
     2. 数据库

存储大小：
cookie数据大小不能超过4k
sessionStorage和localStorage虽然也有存储大小的限制，但比cookie大得多，可以达到5M或更大

有效期时间：
localStorage 存储持久数据，浏览器关闭后数据不丢失除非主动删除数据
sessionStorage 数据在当前浏览器窗口关闭后自动删除
cookie 设置的cookie过期时间之前一直有效，即使窗口或浏览器关闭

七、跨域处理方案

九种实用的前端跨域处理方案

八、安全

网站安全问题汇总

九、PWA渐进式web应用--离线存储

PWA渐进式web应用

十、DOM节点操作

JavaScript之BOM和DOM及其兼容操作详细总结
(1)创建新节点

createDocumentFragment()    //创建一个DOM片段
createElement()   //创建一个具体的元素
createTextNode()   //创建一个文本节点

（2）添加、移除、替换、插入

appendChild(node)
removeChild(node)
replaceChild(new,old)
insertBefore(new,old)

（3）查找

getElementById();
getElementsByName();
getElementsByTagName();
getElementsByClassName();
querySelector();
querySelectorAll();

（4）属性操作

getAttribute(key);
setAttribute(key, value);
hasAttribute(key);
removeAttribute(key);

十一、页面加载过程

1. 当我们打开网址的时候，浏览器会从服务器中获取到 HTML 内容

2. 浏览器获取到 HTML 内容后，就开始从上到下解析 HTML 的元素

3. 元素内容会先被解析，此时浏览器还没开始渲染页面

4. 当浏览器解析到这里时（步骤 3），会暂停解析并下载 JavaScript 脚本

5. 当 JavaScript 脚本下载完成后，浏览器的控制权转交给 JavaScript 引擎。当脚本执行完成后，控制权会交回给渲染引擎，渲染引擎继续往下解析 HTML 页面

6. 此时元素内容开始被解析，浏览器开始渲染页面]

js延迟加载的方式有哪些

1. 将 js 脚本放在文档的底部，来使 js 脚本尽可能的在最后来加载执行
2. 给 js 脚本添加 defer 属性，这个属性会让脚本的加载与文档的解析同步解析，然后在文档解析完成后再执行这个脚本文件，这样的话就能使页面的渲染不被阻塞。多个设置了 defer 属性的脚本按规范来说最后是顺序执行的，但是在一些浏览器中可能不是这样
3. 给 js 脚本添加 async属性，这个属性会使脚本异步加载，不会阻塞页面的解析过程，但是当脚本加载完成后立即执行 js脚本，这个时候如果文档没有解析完成的话同样会阻塞。多个 async 属性的脚本的执行顺序是不可预测的，一般不会按照代码的顺序依次执行
4. 动态创建 DOM 标签的方式，我们可以对文档的加载事件进行监听，当文档加载完成后再动态的创建 script 标签来引入 js 脚本

十二、输入url到展示过程

基础版本

• 浏览器根据请求的URL交给DNS域名解析，找到真实IP，向服务器发起请求；
• 服务器交给后台处理完成后返回数据，浏览器接收文件（HTML、JS、CSS、图象等）；
• 浏览器对加载到的资源（HTML、JS、CSS等）进行语法解析，建立相应的内部数据结构（如HTML的DOM）；
• 载入解析到的资源文件，渲染页面，完成。

1. 从浏览器接收url到开启网络请求线程（这一部分可以展开浏览器的机制以及进程与线程之间的关系）

2. 开启网络线程到发出一个完整的HTTP请求（这一部分涉及到dns查询，TCP/IP请求，五层因特网协议栈等知识）

3. 从服务器接收到请求到对应后台接收到请求（这一部分可能涉及到负载均衡，安全拦截以及后台内部的处理等等）

4. 后台和前台的HTTP交互（这一部分包括HTTP头部、响应码、报文结构、cookie等知识，可以提下静态资源的cookie优化，以及编码解码，如gzip压缩等）

5. 单独拎出来的缓存问题，HTTP的缓存（这部分包括http缓存头部，ETag，catch-control等）

6. 浏览器接收到HTTP数据包后的解析流程（解析html-词法分析然后解析成dom树、解析css生成css规则树、合并成render树，然后layout、painting渲染、复合图层的合成、GPU绘制、外链资源的处理、loaded和DOMContentLoaded等）

7. CSS的可视化格式模型（元素的渲染规则，如包含块，控制框，BFC，IFC等概念）

8. JS引擎解析过程（JS的解释阶段，预处理阶段，执行阶段生成执行上下文，VO，作用域链、回收机制等等）

9. 其它（可以拓展不同的知识模块，如跨域，web安全，hybrid模式等等内容）