【前端八股文】浏览器系列：浏览器渲染、前端路由、前端缓存（HTTP缓存）、缓存存储（HTTP缓存存储、本地存储）

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本系列目录：【前端八股文】目录总结
是以《代码随想录》八股文为主的笔记。详情参考在文末。
代码随想录的博客_CSDN博客-leecode题解,ACM题目讲解,代码随想录领域博主

渲染

具体可以看：【JavaScript高级】浏览器原理：渲染引擎解析页面步骤、回流和重绘、composite合成、defer与async_karshey的博客

步骤

用户看到的页面分为两个阶段：页面内容加载完成DOMContentLoaded 和页面资源加载完成Load 阶段。

DOMContentLoaded事件触发时，仅DOM加载完成
load事件触发时，页面上所有DOM、样式、脚本、图片都加载完成

渲染步骤大致分为以下6步：

解析HTML，构建DOM树
解析CSS，生成CSS规则树
合并DOM树和CSS规则树，生成render树
布局 render树（Layout/reflow），负责各元素尺寸、位置的计算
绘制 render树（paint），绘制页面像素信息
浏览器将各层信息发给GPU，GPU将各层合成（composite），显示在屏幕上

在这里插入图片描述
注意：以上步骤不一定一次性顺序完成。比如DOM树或CSS树被修改时，这些操作会重复执行。

DOM树与render树

DOM树与render树不完全对应：

display:none的元素在DOM树中，但不在render树中
visibility:hidden 的元素在render树中

回流与重绘

回流reflow：浏览器布局发生变化后，要倒回去重新渲染。这个回退过程为回流。

重绘repaint：改变某个元素的背景色、文字颜色等不影响周围和内部布局的属性时，会引发重绘。

注意：

display:none 会触发回流，因为它不在render树中，改变了render布局
visibility:hidden 只会触发重绘，它的语义是隐藏元素，元素仍然占据布局空间，只是渲染成一个空框。此属性的改变不会改变布局，因此只触发重绘。

引起回流

页面的第一次渲染（初始化）
DOM树的变化（如：增删节点）
render树变化
浏览器窗口resize
获取元素的某些属性

现代浏览器会对回流做优化，它会等到足够数量的变化发生，再做一次批处理回流。
浏览器为了获得正确的值也会提前触发回流，这样就使得浏览器的优化失效了，这些属性包括offsetLeft、offsetTop、offsetWidth、offsetHeight、 scrollTop/Left/Width/Height、clientTop/Left/Width/Height、调用了getComputedStyle()。

引起重绘

引起回流必然引起重绘：回流对应render树的布局，重绘对应render树的绘制，布局在绘制之前
背景色、字体颜色改变等

减少回流与重绘

避免逐个修改节点样式，尽量一次性修改
可以将需要多次修改DOM的元素设置为display:none，操作完再显示（display:none不再render树内，则render不会发生改变，不会引发回流重绘）
避免多次读取某些属性

前端路由

路由：根据不同的URL展示不同的页面。

单页面应用中的路由分为hash和history模式。

hash模式

hash模式是一种把前端路由的路径用#拼接在真实URL后面的模式
#后的路径发生变化时，浏览器不会重新发起请求，而会触发hashchange事件
hash值的变化会在浏览器的历史中留下记录，可以用浏览器的回退返回到上一个hash值

优点：

兼容性好
实现前端路由无需服务器支持

缺点：

有#符号，略丑

history模式

在H5之前，已经有history对象了，只能用于多个页面的跳转：

history.go(n) // n>0前进n页；n<0后退n页
history.forward() // 前进一页
history.back() // 后退一页

H5新增了两个API：

/*
  参数说明：
    state：合法的JavaScript对象，可以用在popstate对象中
    title：标题，基本忽略，用null
    url: 任意有效的url，将要跳转的新地址
*/
history.pushState(state, title, url) // 保留现有记录的同时，将url加到历史记录中
history.replaceState(state, title, url) // 将历史记录中的当前页面替换成url
history.state // 返回当前状态对象

pushState和replaceState可以改变URL，但不会刷新页面，浏览器也不会向服务器发送请求。

对于单页面的history模式，URL的改变只能由一下情况引起：

点击浏览器的前进/后退，onpopstate可以监听到
点击a标签
在JS中触发history.pushState或history.replaceState

两种模式对比

外观：hash的url有#
刷新：hash刷新会加载到地址栏对应页面（不会发送请求），history刷新会重新发送请求
兼容性：hash兼容IE8，history只能到IE10
服务端支持：hash及其之后的内容变化不会导致浏览器向服务器发送请求，history刷新会发送请求
原理：hash通过监听浏览器的onhashchange()事件，查找对应路由规则；history利用H5新增的pushState()和replaceState()方法改变url
记录：hash模式只有#后面的内容修改才会添加到新的记录栈，history通过pushState设置的url与当前一样也会被记录到历史记录栈

前端缓存

讲的很清晰：前端缓存（浏览器缓存和http缓存）详解_前端浏览器缓存_hyupeng1006的博客-CSDN博客

前端缓存技术方法主要分为http缓存和浏览器缓存。

http缓存：

强缓存
协商缓存

浏览器缓存：

storage前端数据库
应用缓存

主要内容是HTTP缓存。

HTTP缓存

HTTP缓存是：可以自动保存常见文档副本的HTTP设备。当web请求抵达缓存时，若本地有“已缓存”的副本，则可以从本地存储设备提取这个文档，而非原始服务器。

HTTP缓存的优缺点：

优点

减少不必要的网络传输，节约宽带
更快地加载页面
减少服务器负载

缺点

占内存

HTTP缓存分为：

强缓存
协商缓存

在这里插入图片描述
强缓存与协商缓存的关系：

文件没过期，强缓存
文件过期了，协商缓存：问服务端文件是否改变，若没改变，还是用本地的缓存（跟强缓存读同一个文件），若改变，则重新发送网络请求

强缓存

不需要发送请求到服务器，直接读取浏览器本地缓存。 是否强缓存由Expires、Cache-Control、Pragma 这3个Header属性控制。

Expires

Expires 的值是一个 HTTP 日期，在浏览器发起请求时，会根据系统时间和 Expires的值进行比较，如果系统时间超过了 Expires的值，缓存失效。由于和系统时间进行比较，所以当系统时间和服务器时间不一致的时候，会有缓存有效期不准的问题。Expires的优先级在三个 Header 属性中是最低的。

在Cache-Control可以用的时候，Expires属性被废弃。

Cache-Control

Cache-Control 是 HTTP/1.1 中新增的属性，在请求头和响应头中都可以使用，常用的属性值如下：

max-age：单位是秒，缓存时间计算的方式是距离发起的时间的秒数，超过间隔的秒数缓存失效
no-cache：不使用强缓存，需要与服务器验证缓存是否新鲜
no-store：禁止使用缓存（包括协商缓存），每次都向服务器请求最新的资源
private：专用于个人的缓存，中间代理、CDN 等不能缓存此响应
public：响应可以被中间代理、CDN 等缓存
must-revalidate：在缓存过期前可以使用，过期后必须向服务器验证

Pragma

Pragma 只有一个属性值，就是 no-cache ，效果和 Cache-Control 中的 no-cache一致，不使用强缓存，需要与服务器验证缓存是否新鲜，在 3 个头部属性中的优先级最高。

协商缓存

协商缓存，就是与服务端协商后，通过协商结果来判断是否使用本地缓存。

当浏览器的强缓存失效的时候或者请求头中设置了不走强缓存，并且在请求头中设置了If-Modified-Since 或者 If-None-Match 的时候，会将这两个属性值到服务端去验证是否命中协商缓存，如果命中了协商缓存，会返回 304 状态，加载浏览器缓存，并且响应头会设置 Last-Modified 或者 ETag 属性。

Last-Modified/If-Modified-Since

Last-Modified/If-Modified-Since的值代表的是文件的最后修改时间。
第一次请求服务端会把资源的最后修改时间放到 Last-Modified响应头中。
第二次发起请求的时候，请求头会带上上一次响应头中的 Last-Modified 的时间，并放到 If-Modified-Since 请求头属性中。
服务端根据文件最后一次修改时间和 If-Modified-Since的值进行比较，如果相等，返回 304 ，并加载浏览器缓存。

Last-Modified/If-Modified-Since的缺点：

用文件最后修改时间来判断：若文件被修改了但文件内容不变（加空格后删掉它），那么对应的文件最后修改时间是不匹配的，缓存会失效
文件修改时间的最小单位是秒：若文件的修改频率在秒级以下，文件已经发生了修改，但不会返回新文件（会错误地返回304）

ETag/If-None-Match

Last-Modified/If-Modified-Since的上述缺陷，可以用ETag/If-None-Match来弥补。

ETag：就是将原先协商缓存的比较时间戳改为比较文件指纹。文件指纹：根据文件内容计算出的唯一哈希值。文件内容改变则文件指纹改变。

ETag/If-None-Match 的值是一串 hash 码，代表的是一个资源的标识符，当服务端的文件变化的时候，它的hash码会随之改变，通过请求头中的 If-None-Match 和当前文件的 hash 值进行比较，如果相等则表示命中协商缓存。

关于ETag：

ETag需要计算文件指纹，这意味着服务端需要更多的计算开销。若文件大，数量多，且计算频繁，那么ETag的计算会影响到服务器的性能。在这种场景下，ETag不适合。
ETag有强验证和弱验证。
强验证：ETag生成的哈希码深入每个字节，文件中哪怕只有一个字节改变了，哈希码都会不同。——非常消耗计算量。
弱验证：提取文件的部分属性来生成哈希值。速度比强验证快，但准确率不高。会降低协商缓存的有效性。

Last-Modified/If-Modified-Since与ETag/If-None-Match的关系：

不同于cache-control是expires的完全替代方案(翻译:能用cache-control就不要用expiress)。ETag并不是last-modified的完全替代方案，而是last-modified的补充方案（翻译：项目中到底是用ETag还是last-modified完全取决于业务场景，这两个没有谁更好谁更坏）。

一般哪些文件对应哪些缓存

先说结论：有哈希值的文件名设置强缓存，没有哈希值的文件（比如index.html）设置协商缓存。

哈希值，如红色划线部分：

在这里插入图片描述

原因：一般来说，文件名中的哈希值是由webpack等工具打包完成后自动生成的。若对相同的文件再打包一次，文件名会生成不同的哈希值。不同的文件名对协商缓存来说是不同的文件。因此文件名中有哈希值的要用强缓存。

当然，文件名是否生成哈希值是可以配置的，也因不同的框架而已。

HTTP缓存总结

HTTP缓存：可以减少宽带流量、加快响应速度
对于强缓存：优先级Pragma>cache-control>Expires
对于协商缓存：Etag或last-modified，根据业务场景选择适合的方案
从内存中读取的缓存比从磁盘中的快。
所有带304的资源都是协商缓存，所有标注从内存/磁盘 中读取的资源都是强缓存

缓存存储

在这里插入图片描述

HTTP缓存存储

详情查看：前端缓存与本地存储_前端本地储存是缓存吗_dayTimeAffect的博客-CSDN博客

缓存在如下四个地方，查找缓存的优先级会依次从上到下匹配，若都没命中就会去请求网络资源。

service worker
Memory Cache
Disk Cache
Push Cache

service worker

服务器与浏览器之间的中间人角色，若网站注册了service worker，则它可以拦截网站所有请求，如果可以使用缓存则不会将请求发给服务器，反之则发送请求到服务器
若使用，则传输协议为：HTTPS
完全异步：同步API（如XHR、localStorage）不能在service worker使用
其生命周期与页面无关

Memory Cache