limanting 的个人博客

https://www.html5rocks.com/zh/tutorials/internals/howbrowserswork/#The_browser_high_level_structure

浏览器简介

浏览器的主要功能

• 向服务器发起请求
• 在浏览器窗口中展示返回的资源（HTML文档、PDF、图片等）

浏览器的结构

浏览器主要包括用户界面User Interface、浏览器引擎Browser engine、呈现引擎Rendering engine、网络Networking、用户界面后端UI Backend、JavaScript解释器JavaScript Interpreter、数据存储Data Persistence。

1. 用户界面User Interface。包括地址栏、前进/后退按钮、书签菜单等。除了浏览器主窗口显示的请求的页面外，其他显示的各个部分都属于用户界面。
2. 浏览器引擎Browser engine。在用户界面和呈现引擎之间传送指令。
3. 呈现引擎Rendering engine。负责显示请求的内容。如果请求的内容是 HTML，它就负责解析 HTML 和 CSS 内容，并将解析后的内容显示在屏幕上。
4. 网络Networking。用于网络调用，比如 HTTP 请求。
5. 用户界面后端UI Backend。用于绘制基本的窗口小部件，比如组合框和窗口。在底层使用操作系统的用户界面方法。
6. JavaScript解释器JavaScript Interpreter。用于解析和执行 JavaScript 代码。
7. 数据存储Data Persistence。这是持久层。浏览器需要在硬盘上保存各种数据，例如 Cookie。新的 HTML 规范 (HTML5) 定义了“网络数据库”，这是一个完整（但是轻便）的浏览器内数据库。

Chrome 浏览器的每个标签页都分别对应一个呈现引擎实例。每个标签页都是一个独立的进程。

呈现引擎

默认情况下，呈现引擎可显示 HTML 和 XML 文档与图片。通过插件（或浏览器扩展程序），还可以显示其他类型的内容；例如，使用 PDF 查看器插件就能显示 PDF 文档。

Firefox 使用的呈现引擎是 Gecko。而 Safari 和 Chrome 浏览器的呈现引擎使用的都是 WebKit。

呈现引擎采用了单线程。几乎所有操作（除了网络操作）都是在单线程中进行的。在 Chrome 浏览器中，该线程是标签进程的主线程。网络操作可由多个并行线程执行。并行连接数是有限的，通常为 2 至 6 个。

呈现引擎的工作主流程

呈现引擎一开始会从网络层获取请求文档的内容，内容的大小是有限制的。

1. 然后开始解析 HTML 文档，并将各标记逐个转化成“内容树”上的DOM 节点。
2. 同时也会解析外部 CSS 文件以及样式元素中的样式数据。HTML 中这些带有视觉指令的样式信息将用于创建另一个树结构：呈现树。（webkit：连接 DOM 节点和可视化信息从而创建呈现树）
3. 呈现树构建完毕之后，进入“布局”处理阶段，也就是为每个节点分配一个应出现在屏幕上的确切坐标。
4. 绘制 - 呈现引擎会遍历呈现树，由用户界面后端层将每个节点绘制出来。

webkit主流程见下方

注意：

为达到更好的用户体验，呈现引擎会力求尽快将内容显示在屏幕上。它不必等到整个 HTML 文档解析完毕之后，就会开始构建呈现树和设置布局。在不断接收和处理来自网络的其余内容的同时，呈现引擎会将部分内容解析并显示出来。

解析是什么？解析文档是指将文档转化成为有意义的结构，也就是可让代码理解和使用的结构。

解析得到的结果通常是代表了文档结构的节点树，它称作解析树或者语法树。

解析的过程可以分成两个子过程：词法分析和语法分析。

词法分析是将输入内容分割成大量标记的过程。语法分析是应用语言的语法规则的过程。

HTML解析器

HTML 解析器的任务是将 HTML 标记解析成解析树。
HTML 无法用常规的自上而下或自下而上的解析器进行解析。原因在于：

1. 语言的宽容。浏览器历来对一些常见的无效 HTML 用法采取包容态度。
2. 解析过程需要不断地反复。源内容在解析过程中通常不会改变，但是在 HTML 中，脚本标记如果包含document.write，就会添加额外的标记，这样解析过程实际上就更改了输入内容。

HTML解析算法：http://www.whatwg.org/specs/web-apps/current-work/multipage/parsing.html

HTML 解析算法由两个阶段组成：标记化和树构建。

标记化
标记化是词法分析过程，将输入内容解析成多个标记。HTML 标记包括起始标记、结束标记、属性名称和属性值。标记生成器识别标记，传递给树构造器，然后接受下一个字符以识别下一个标记；如此反复直到输入的结束。

树构建算法
在创建解析器的同时，也会创建 Document 对象。
树构建阶段，以 Document 为根节点的 DOM 树也会不断进行修改，向其中添加各种元素。
解析完成之后，浏览器会将文档标注为交互状态，并开始解析那些处于“deferred”模式的脚本，也就是那些应在文档解析完成后才执行的脚本。然后，文档状态将设置为“完成”，一个“加载”事件将随之触发。

CSS解析

CSS 是上下文无关的语法，可以使用简介中描述的各种解析器进行解析。

css的词法和语法：http://www.w3.org/TR/CSS2/grammar.html

处理脚本样式和顺序

脚本
解析器遇到 <script> 标记时立即解析并执行脚本。文档的解析将停止，直到脚本执行完毕。如果脚本是外部的，那么解析过程会停止，直到从网络同步抓取资源完成后再继续。
将脚本标注为“defer”，这样它就不会停止文档解析，而是等到解析结束才执行。
HTML5 增加了一个选项，可将脚本标记为异步，以便由其他线程解析和执行。

预解析
在执行脚本时，其他线程会解析文档的其余部分，找出并加载需要通过网络加载的其他资源。
通过这种方式，资源可以在并行连接上加载，从而提高总体速度。
预解析器不会修改 DOM 树，而是将这项工作交由主解析器处理；预解析器只会解析外部资源（例如外部脚本、样式表和图片）的引用。

样式表
理论上来说，应用样式表不会更改 DOM 树，因此似乎没有必要等待样式表并停止文档解析。
但这涉及到一个问题，就是脚本在文档解析阶段会请求样式信息。如果当时还没有加载和解析样式，脚本就会获得错误的回复，这样显然会产生很多问题。
对于 WebKit 而言，仅当脚本尝试访问的样式属性可能受尚未加载的样式表影响时，它才会禁止该脚本。

呈现树构建

在 DOM 树构建的同时，浏览器还会构建另一个树结构：呈现树。
这是由可视化元素按照其显示顺序而组成的树，也是文档的可视化表示。
它的作用是让您按照正确的顺序绘制内容。

呈现树和DOM树的关系
1、呈现器是和 DOM 元素相对应的，但并非一一对应。
2、非可视化的 DOM 元素不会插入呈现树中，例如“head”元素。
3、如果元素的 display 属性值为“none”，那么也不会显示在呈现树中（但是 visibility 属性值为“hidden”的元素仍会显示）。
4、有一些 DOM 元素对应多个可视化对象。它们往往是具有复杂结构的元素，无法用单一的矩形来描述。例如，“select”元素有 3 个呈现器：一个用于显示区域，一个用于下拉列表框，还有一个用于按钮。如果由于宽度不够，文本无法在一行中显示而分为多行，那么新的行也会作为新的呈现器而添加。
5、另一个关于多呈现器的例子是格式无效的 HTML。根据 CSS 规范，inline 元素只能包含 block 元素或 inline 元素中的一种。如果出现了混合内容，则应创建匿名的 block 呈现器，以包裹 inline 元素。
6、有一些呈现对象对应于 DOM 节点，但在树中所在的位置与 DOM 节点不同。浮动定位和绝对定位的元素就是这样，它们处于正常的流程之外，放置在树中的其他地方，并映射到真正的框架，而放在原位的是占位框架。

构建呈现树的流程
处理 html 和 body 标记就会构建呈现树根节点。这个根节点呈现对象对应于 CSS 规范中所说的容器 block，这是最上层的 block，包含了其他所有 block。它的尺寸就是视口，即浏览器窗口显示区域的尺寸。

样式计算
样式表的来源包括浏览器的默认样式表、由网页作者提供的样式表以及由浏览器用户提供的用户样式表

布局

呈现器在创建完成并添加到呈现树时，并不包含位置和大小信息。计算这些值的过程称为布局或重排。

Dirty位系统
为避免对所有细小更改都进行整体布局，浏览器采用了一种“dirty 位”系统。如果某个呈现器发生了更改，或者将自身及其子代标注为“dirty”，则需要进行布局。
有两种标记：“dirty”和“children are dirty”。“children are dirty”表示尽管呈现器自身没有变化，但它至少有一个子代需要布局。

全局布局和增量布局
全局布局是指触发了整个呈现树范围的布局，触发原因可能包括：
1、影响所有呈现器的全局样式更改，例如字体大小更改
2、屏幕大小调整
布局可以采用增量方式，也就是只对 dirty 呈现器进行布局（这样可能存在需要进行额外布局的弊端）。
当呈现器为 dirty 时，会异步触发增量布局。例如，当来自网络的额外内容添加到 DOM 树之后，新的呈现器附加到了呈现树中

绘制

https://www.html5rocks.com/zh/tutorials/internals/howbrowserswork/#stackingcontext

块呈现器的堆栈顺序如下：

1. 背景颜色
2. 背景图片
3. 边框
4. 子代
5. 轮廓

在重新绘制之前，WebKit 会将原来的矩形另存为一张位图，然后只绘制新旧矩形之间的差异部分。
在发生变化时，浏览器会尽可能做出最小的响应。因此，元素的颜色改变后，只会对该元素进行重绘。元素的位置改变后，只会对该元素及其子元素（可能还有同级元素）进行布局和重绘。添加 DOM 节点后，会对该节点进行布局和重绘。一些重大变化（例如增大“html”元素的字体）会导致缓存无效，使得整个呈现树都会进行重新布局和绘制

事件循环

浏览器的主线程是事件循环。它是一个无限循环，永远处于接受处理状态，并等待事件（如布局和绘制事件）发生，并进行处理。

CSS2可视化模型

画布
指“用来呈现格式化结构的空间”，也就是供浏览器绘制内容的区域。画布的空间尺寸大小是无限的，但是浏览器会根据视口的尺寸选择一个初始宽度。画布如果包含在其他画布内，就是透明的；否则会由浏览器指定一种颜色。

css框模型
针对文档树中的元素而生成，并根据可视化格式模型进行布局的矩形框。每个框都有一个内容区域（例如文本、图片等），还有可选的周围补白、边框和边距区域。
所有元素都有一个“display”属性，决定了它们所对应生成的框类型（block、none、inline-block、）【默认值是 inline，但是浏览器样式表设置了其他默认值。例如，“div”元素的 display 属性默认值是 block。】

定位方案

1. 普通：根据对象在文档中的位置进行定位，也就是说对象在呈现树中的位置和它在 DOM 树中的位置相似，并根据其框类型和尺寸进行布局。
2. 浮动：对象先按照普通流进行布局，然后尽可能地向左或向右移动。
3. 绝对：对象在呈现树中的位置和它在 DOM 树中的位置不同。

定位方案是由“position”属性和“float”属性设置的。

• 如果值是 static 和 relative，就是普通流

• 如果值是 absolute 和 fixed，就是绝对定位

  static 定位无需定义位置，而是使用默认定位。对于其他方案，网页作者需要指定位置：top、bottom、left、right。

框类型
block 框：形成一个 block，在浏览器窗口中拥有其自己的矩形区域。
inline 框：没有自己的 block，但是位于容器 block 内。

block 采用的是一个接一个的垂直格式，而 inline 采用的是水平格式。nline 框放置在行中或“行框”中。这些行至少和最高的框一样高，还可以更高，当框根据“底线”对齐时，这意味着元素的底部需要根据其他框中非底部的位置对齐。如果容器的宽度不够，inline 元素就会分为多行放置。在段落中经常发生这种情况

定位
相对定位：先按照普通方式定位，然后根据所需偏移量进行移动。
浮动：浮动框会移动到行的左边或右边。有趣的特征在于，其他框会浮动在它的周围。
绝对定位和固定定位的布局是准确定义的，与普通流无关。元素不参与普通流。尺寸是相对于容器而言的。在固定定位中，容器就是可视区域。

分层展示
这是由 z-index CSS 属性指定的。它代表了框的第三个维度，也就是沿“z 轴”方向的位置。一般来说，后面的节点会前面的节点后绘制，也就是说后面的节点会覆盖前面的节点，但是如果设置z-index，就可能改变覆盖顺序。