2023高频前端面试题-浏览器

1. 浏览器是如何解析 CSS 选择器的？

在生成渲染树的过程中，渲染引擎会根据选择器提供的信息来遍历 DOM 树，找到对应的 DOM 节点后将样式规则附加到上面。

来看一段样式选择器代码、以及一段要应用样式的 HTML：

.mod-nav h3 span {
  font-size: 16px;
}

<div class="mod-nav">
  <header>
    <h3>
      <span>标题</span>
    </h3>
  </header>

  <div>
    <ul>
      <li><a href="#">项目一</a></li>
      <li><a href="#">项目一</a></li>
      <li><a href="#">项目一</a></li>
    </ul>
  </div>
</div>

<div class="box">...</div>

渲染引擎是怎么根据以上样式选择器去遍历这个 DOM 树的呢？是按照从左往右的选择器顺序去匹配，还是从右往左呢？

为了更直观的观查，我们先将这棵 DOM 树先绘制成图：

在这里插入图片描述
然后我们来对比一下两种顺序的匹配：

从左往右：.mod-nav => h3 => span

  1. 遍历所有的元素, 找有 .mod-nav 类的节点

  2. 从 .mod-nav 开始遍历所有的⼦孙节点 header、div 、 h3、 ul …

    遍历所有的后代元素后, 知道了, 整个子孙后代只有一个 h3

  3. 找到 h3 , 还要继续重新遍历 h3 的所有子孙节点, 去找 span

    …

问题: 会进行大量树形结构子孙节点的遍历, 这是非常消耗成本的!

这在真实页面中⼀棵 DOM 树的节点成百上千的情况下，这种遍历方式的效率会非常的低，根本不适合采用。

从右往左：span => h3 => .mod-nav

  1. 先找到所有的 span 节点 ，然后基于每⼀个 span 再向上查找 h3

  2. 由 h3 再向上查找 .mod-nav 的节点

  3. 最后触及根元素 html 结束该分⽀遍历

    …

从右向左的匹配规则, 只有第一次会遍历所有元素找节点, 而剩下的就是在看父辈祖辈是否满足选择器的条件, 匹配效率大大提升!

因此，浏览器遵循 “从右往左” 的规则来解析 CSS 选择器！

2. 浏览器是如何进行界面渲染的？

不同的渲染引擎的具体做法稍有差异，但是大体流程都是差不多的，下面以 chrome 渲染引擎 的 渲染流程来说明：
在这里插入图片描述
上图展示的流程是：

  1. 获取 HTML ⽂件并进⾏解析，生成一棵 DOM 树（DOM Tree）

  2. 解析 HTML 的同时也会解析 CSS，⽣成样式规则（Style Rules）

  3. 根据 DOM 树和样式规则，生成一棵渲染树（Render Tree）

  4. 进行布局（Layout）(重排)，即为每个节点分配⼀个在屏幕上应显示的确切坐标位置

  5. 进⾏绘制（Paint）(重绘)，遍历渲染树节点，调⽤ GPU(图形处理器) 将元素呈现出来

3. 重绘(repaint)和重排(回流 reflow)是什么?

重排

重排是指部分或整个渲染树需要重新分析，并且节点的尺⼨需要重新计算。

表现为 重新⽣成布局，重新排列元素。

重绘

重绘是由于节点的⼏何属性发⽣改变，或由于样式发⽣改变（例如：改变元素背景⾊）。

表现为某些元素的外观被改变。或者重排后, 进行重新绘制!

两者的关系

重绘不⼀定会出现重排，重排必定会触发重绘。

每个页面至少需要一次回流+重绘。(初始化渲染)

重排和重绘的代价都很⾼昂，频繁重排重绘, 会破坏⽤户体验、让界面显示变迟缓。

我们需要尽可能避免频繁触发重排和重绘, 尤其是重排

4. 何时会触发重排？

重排什么时候发生？

1、添加或者删除可见的 DOM 元素；

2、元素位置改变；

3、元素尺寸改变——边距、填充、边框、宽度和高度

4、内容改变——比如文本改变或者图片大小改变而引起的计算值宽度和高度改变；

5、页面渲染初始化；

6、浏览器窗口尺寸改变——resize 事件发生时；

5. 浏览器对重绘重排的优化

思考下述代码的重绘重排过程!

let s = document.body.style;
s.padding = "2px"; // 重排 + 重绘
s.border = "1px solid red"; // 再一次 重排 + 重绘
s.color = "blue"; // 再一次重绘
s.backgroundColor = "#ccc"; // 再一次 重绘
s.fontSize = "14px"; // 再一次 重排 + 重绘
document.body.appendChild(document.createTextNode("abc!")); // 添加node，再一次 重排 + 重绘

聪明的浏览器:

从上个实例代码中可以看到几行简单的 JS 代码就引起了 4 次重排、6 次重绘。

而且我们也知道重排的花销也不小，如果每句 JS 操作都去重排重绘的话，浏览器可能就会受不了!

所以浏览器会优化这些操作，浏览器会维护 1 个队列，把所有会引起重排、重绘的操作放入这个队列，

等队列中的操作到了一定的数量或者到了一定的时间间隔，浏览器就会 flush 队列，进行一个批处理。

这样就会让多次的重排、重绘变成了一次重排重绘。

虽然有了浏览器的优化，但有时候我们写的一些代码可能会强制浏览器提前 flush 队列，这样浏览器的优化可能起不到作用了。

比如当你请求向浏览器获取一些样式信息的时候(保证获取结果的准确性)，就会让浏览器 flush 队列

  1. offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
  2. scrollTop/Left/Width/Height
  3. clientTop/Left/Width/Height
  4. 请求了 getComputedStyle()
  5. …

猜一猜, 页面效果是什么:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Document</title>
    <style>
      div {
        width: 200px;
        height: 200px;
        background-color: pink;
        transition: all 1s;
      }
    </style>
  </head>
  <body>
    <div id="box"></div>

    <script>
      const div = document.getElementById("box");
      // console.log(div.offsetWidth)
      div.style.width = "400px";
      div.style.height = "400px";
    </script>
  </body>
</html>

6. 重绘重排角度, 我们应该如何优化页面渲染性能 ？

优化页面渲染性能的角度: 尽可能减少重绘和重排的次数

主要有几大方式来避免：

  • 1 集中修改样式 (这样可以尽可能利用浏览器的优化机制, 一次重排重绘就完成渲染)

  • 2 尽量避免在遍历循环中, 进行元素 offsetTop 等样式值的获取操作, 会强制浏览器刷新队列, 进行渲染

  • 3 利用 transform 实现动画变化效果, 去代替 left top 的变换 (轮播图等)

    transform 变换, 只是视觉效果! 不会影响到其他盒子, 只触发了自己的重绘

  • 4 使用文档碎片（DocumentFragment）可以用于批量处理, 创建元素

文档碎片的理解:

documentFragment是一个保存多个元素的容器对象（保存在内存）当更新其中的一个或者多个元素时，页面不会更新。

当 documentFragment 容器中保存的所有元素操作完毕了, 只有将其插入到页面中才会更新页面。

<ul id="box"></ul>

<script>
  let ul = document.getElementById("box");
  for (let i = 0; i < 20; i++) {
    let li = document.createElement("li");
    li.innerHTML = "index: " + i;
    ul.appendChild(li);
  }

  // let ul = document.getElementById("box")
  // let fragment = document.createDocumentFragment()
  // for (let i = 0; i < 20; i++) {
  //     let li = document.createElement("li")
  //     li.innerHTML = "index: " + i
  //     fragment.appendChild(li)
  // }
  // ul.appendChild(fragment)
</script>

vue 底层渲染更新, 就用了 document.createDocumentFragment

7. 前端如何实现即时通讯？websocket

严格意义上: HTTP协议只能做到客户端请求服务器, 服务器做出响应, 做不到让服务器主动给客户端推送消息!

那么如果服务器数据更新了, 想要即时通知到客户端怎么办呢 ? (即时通信需求)

即时通信需求: 服务器数据一有更新, 希望推送给到浏览器

提问的回答重心:

  1. 即时通信有哪些方案?
  2. 为什么使用了其中某一个方案! websocket

基于 Web 的前端，存在以下几种可实现即时通讯的方式：

  • 短轮询 (历史方案)

    开个定时器, 每隔一段时间发请求 (实时性不强)

  • Comet - ajax 长轮询(历史方案)

    发送一个请求, 服务器只要数据不更新, 就一直阻塞 (服务器压力过大)

  • SSE

    (利用了 http 协议, 流数据的传输, 并不是严格意义的双向通信, 无法复用连接)

  • WebSocket (主流)

    性能和效率都高!

短轮询 (历史方案)

短轮询就是客户端定时发送请求，获取服务器上的最新数据。不是真正的即时通讯，但一定程度上可以模拟即时通讯的效果。
在这里插入图片描述
优缺点：

  • 优点：浏览器兼容性好，实现简单 setInterval
  • 缺点：实时性不高，资源消耗高，存在较多无用请求，影响性能

Comet - ajax 长轮询 (历史方案)

短轮询的实时性, 着实太差, 所以 Comet 技术方案应运而生, 用以实现即时通讯

使用 Ajax 长轮询（long-polling）

  • 浏览器发出 XMLHttpRequest 请求，服务器端接收到请求后，会阻塞请求直到有数据或者超时才返回

  • 浏览器 JS 在处理返回信息(有数据或者超时) 后再次发出请求。服务器收到请求后, 会再次阻塞到有数据或者超时

    …
    在这里插入图片描述
    优缺点：

  • 优点：浏览器兼容性好，即时性好，不存在⽆⽤请求

  • 缺点：服务器压力较大（维护⻓连接会消耗较多服务器资源）

SSE

服务端推送事件（Server-Sent Event），它是⼀种基于 HTTP 协议, 允许服务端向客户端推送新数据的 HTML5 技术。

问题: HTTP 协议 不是 无法做到服务器主动向客户端推送消息么?

这些 SSE 采用了一些小技巧! 详细见 [参考文章：SSE 教程]

在这里插入图片描述
优缺点：

  • 优点：基于 HTTP，无需太多改造就能使⽤；相比 WebSocket 要简单一些
  • 缺点：基于⽂本传输，效率没有 WebSocket ⾼；基于 HTTP 协议, 不是严格的双向通信

WebSocket (目前主流)

这是基于 TCP 协议的全新、独⽴的协议，作⽤是在服务器和客户端之间建⽴实时的双向通信。

WebSocket 协议与 HTTP 协议保持兼容，但它不会融⼊ HTTP 协议，仅作为 HTML 5 的⼀部分。

优缺点：

  • 优点：真正意义上的双向实时通信，性能好、延迟低

  • 缺点：由于是独⽴于 HTTP 的协议，因此要使用的话需要对项⽬作改造；

    使⽤复杂度会⾼一些，通常需要引⼊成熟的库 (如: Socket-io )；并且⽆法兼容低版本的浏览器

HTTP 和 WebSocket 的连接通信比较图：
在这里插入图片描述

8. 什么是浏览器同源策略？

首先，同源是指资源地址的 “协议 + 域名 + 端⼝” 三者都相同，即使两个不同域名指向了同⼀ IP 地址，也被判断为⾮同源。

下面是一些地址的同源判断示例：

以下不同地址的页面, 去请求一个接口: http://store.company.com/getInfo

在这里插入图片描述
同源策略是 浏览器 的一种⽤于隔离潜在恶意⽂件的重要安全保护机制 !!! (服务器没有这个策略限制)

在浏览器中，⼤部分内容都受同源策略限制，除了以下三个资源获取类型的标签：

  • <img>
  • <link>
  • script

9. 如何实现跨域获取数据？

历史上出现过的跨域⼿段有很多，主要了解 3 种跨域⽅案：

  • JSONP

  • CORS

  • 服务器代理(webpack 代理, Nginx 反向代理)

JSONP

这是一种非常经典的跨域方案，它利用了<script> 标签不受同源策略的限制的特性，实现跨域效果。

优点：

  • 实现简单
  • 兼容性好

缺点：

  • 只支持 GET 请求 （因为 <script> 标签只能发送 GET 请求）
  • 存在被 XSS 攻击的可能，缺乏安全性保证
  • 需要服务端配合改造

axios 中不支持 JSONP, 如果在开发中, 需要发送 JSONP 请求, 可以用 jsonp 插件

参考文档: Vue 中 JSONP 插件的使用

CORS (主流)

跨域资源共享（CORS），这是⽬前比较主流的跨域解决⽅案，

它利用一些额外的 HTTP 响应头来通知浏览器, 允许访问来自指定 origin 的非同源服务器上的资源。

Node.js 的 Express 框架的设置代码 (Java, PHP 等, 配置代码差不多)：

// 创建一个 CORS 中间件
function allowCrossDomain(req, res, next) {
  res.header("Access-Control-Allow-Origin", "http://example.com");
  res.header("Access-Control-Allow-Methods", "GET,PUT,POST,DELETE");
  res.header("Access-Control-Allow-Headers", "Content-Type");
  next();
}

//...

app.configure(function () {
  // ...

  // 为 Express 配置 CORS 中间件
  app.use(allowCrossDomain);

  // ...
});

所以, 开发中或上线时遇到跨域, 如果不考虑兼容性问题 (IE10+)

优先让后台配置个 CORS 解决即可, 简单快捷!

代理服务器

说明: 同源策略, 是浏览器的安全策略, 服务器于服务器之间, 没有跨域问题! 所以可以利用代理服务器转发请求!

  1. 开发环境的跨域问题 (使用 webpack 代理服务器解决)

    配置 devServer 的 proxy 配置项

    module.exports = {
  devServer: {
    // 代理配置
    proxy: {
      // 这里的api 表示如果我们的请求地址有/api的时候,就出触发代理机制
      "/api": {
        target: "www.baidu.com", // 我们要代理请求的地址
        // 路径重写
        pathRewrite: {
          // 路径重写  localhost:8888/api/login  => www.baidu.com/api/login
          "^/api": "", // 假设我们想把 localhost:8888/api/login 变成www.baidu.com/login 就需要这么做
        },
      },
    },
  },
};

  2. 生产环境的跨域问题 (使用 nginx 服务器代理)

    博客参考: https://www.cnblogs.com/elfpower/p/8818759.html
    在这里插入图片描述

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