浏览器与JavaScript

JavaScript主要寄生于Web浏览器中，学习JavaScript语言之前，应该先了解浏览器。目前主流浏览器包括IE、FireFox、Opera、Safari和Chrome。

浏览器的核心包括两部分：渲染引擎和JavaScript解释器（又称JavaScript引擎）。

渲染引擎

渲染引擎的主要作用：将网页代码渲染为用户视觉可以感知的平面文档。不同的浏览器有不同的渲染引擎。简单说明如下：

• Firefox：Gecko引擎
• Safari：WebKit引擎
• Chrome：Blink引擎
• IE：Trident引擎
• Edge： EdgeHTML引擎

渲染引擎处理网页，通常分成四个阶段。

第1步，解析代码：HTML代码解析为DOM，CSS代码解析为CSSOM（CSS Object Model）。

第2步，对象合成：将DOM和CSSOM合成一棵渲染树（render tree）。

第3步，布局：计算出渲染树的布局（layout）。

第4步，绘制：将渲染树绘制到屏幕上。

以上四步并非严格按顺序执行，往往第一步还没完成，第二步和第三步就已经开始了。所以，会看到这种情况：网页的HTML代码还没下载完，但浏览器已经显示出内容了。

重流和重绘

渲染树转换为网页布局，称为“布局流”（flow）；布局显示到页面的这个过程，称为“绘制”（paint）。它们都具有阻塞效应，并且会耗费很多时间和计算资源。

页面生成以后，脚本操作和样式表操作，都会触发重流（reflow）和重绘（repaint）。用户的互动，也会触发，如设置了鼠标悬停（a:hover）效果、页面滚动、在输入框中输入文本、改变窗口大小等。

重流和重绘并不一定一起发生，重流必然导致重绘，重绘不一定需要重流。如改变元素颜色，只会导致重绘，而不会导致重流；改变元素的布局，则会导致重绘和重流。

大多数情况下，浏览器会智能判断，将重流和重绘只限制到相关的子树上面，最小化所耗费的代价，而不会全局重新生成网页。

作为开发者，应该尽量设法降低重绘的次数和成本。例如，尽量不要变动高层的DOM元素，而以底层DOM元素的变动代替。例如，重绘table布局和flex布局，开销都会比较大。

var  foo = document.getElementById('foobar');
foo.style.color  = 'blue';
foo.style.marginTop  = '30px';

上面的代码只会导致一次重绘，因为浏览器会累积DOM变动，然后一次性执行。

下面是一些优化技巧：

• 读取DOM或者写入DOM，尽量写在一起，不要混杂。
• 缓存DOM信息。
• 不要一项一项地改变样式，而是使用CSS class一次性改变样式。
• 使用document fragment操作DOM。
• 设计动画时，使用absolute定位或fixed定位，这样可以减少对其他元素的影响。
• 只在必要时才显示元素。
• 使用window.requestAnimationFrame()，因为它可以把代码推迟到下一次重流时执行，而不是立即要求页面重流。
• 使用虚拟DOM（virtual DOM）库。

【示例】下面是一个window.requestAnimationFrame()对比效果的示例。

// 重绘代价高
function  doubleHeight(element) {
    var currentHeight = element.clientHeight;
    element.style.height  = (currentHeight * 2) + 'px';
}
all_my_elements.forEach(doubleHeight);
// 重绘代价低
function  doubleHeight(element) {
    var  currentHeight = element.clientHeight;
    window.requestAnimationFrame(function  () {
        element.style.height  = (currentHeight * 2) + 'px';
    });
}
all_my_elements.forEach(doubleHeight);

JavaScript引擎

JavaScript引擎的主要作用：读取网页中的JavaScript代码，对其处理后运行。

JavaScript是一种解释型语言，也就是说，它不需要编译，由解释器实时运行。这样的好处是运行和修改都比较方便，刷新页面就可以重新解释；缺点是每次运行都要调用解释器，系统开销较大，运行速度慢于编译型语言。

为了提高运行速度，目前的浏览器都将JavaScript进行一定程度的编译，生成类似字节码（bytecode）的中间代码，以提高运行速度。

早期，浏览器内部对JavaScript的处理过程如下：

第1步，读取代码，进行词法分析（Lexical analysis），将代码分解成词元（token）。

第2步，对词元进行语法分析（parsing），将代码整理成“语法树”（syntax tree）。

第3步，使用“翻译器”（translator），将代码转为字节码（bytecode）。

第4步，使用“字节码解释器”（bytecode interpreter），将字节码转为机器码。

逐行解释将字节码转为机器码，是很低效的。为了提高运行速度，现代浏览器改为采用“即时编译”（Just In Time compiler，缩写JIT），即字节码只在运行时编译，用到哪一行就编译哪一行，并且把编译结果缓存（inline cache）。通常，一个程序被经常用到的，只是其中一小部分代码，有了缓存的编译结果，整个程序的运行速度就会显著提升。不同的浏览器有不同的编译策略。有的浏览器只编译最经常用到的部分，如循环的部分；有的浏览器索性省略了字节码的翻译步骤，直接编译成机器码，如chrome浏览器的V8引擎。

字节码不能直接运行，而是运行在一个虚拟机（Virtual Machine）之上，一般也把虚拟机称为JavaScript引擎。因为JavaScript运行时未必有字节码，所以JavaScript虚拟机并不完全基于字节码，而是部分基于源码，即只要有可能，就通过JIT（just in time）编译器直接把源码编译成机器码运行，省略字节码步骤。这一点与其他采用虚拟机（如Java）的语言不尽相同。这样做的目的，是为了尽可能地优化代码、提高性能。下面是目前最常见的一些JavaScript虚拟机：

• Chakra(Microsoft Internet Explorer)
• Nitro/JavaScript Core (Safari)
• Carakan (Opera)
• SpiderMonkey (Firefox)
• V8 (Chrome, Chromium)

浏览器错误报告

浏览器都具有某种JavaScript错误报告机制，但在默认情况下，都会隐藏此类信息，在基于浏览器编写JavaScript脚本时，用户应该启用浏览器的JavaScript报告功能，以便及时收集错误信息。

IE

在IE中可以通过设置让错误对话框一发生错误就显示出来。为此，要打开【工具】菜单中的【Internet选项】对话框，切换到【高级】选项卡，选中“显示每个脚本错误的通知”复选框，如图1所示。单击【确定】按钮保存设置。

图1  设置IE选项

保存了设置之后，就会变成一有错误发生随即自动显示出来。另外，如果启用了脚本调试功能的话（默认是禁用的），那么在发生错误时，不仅会显示错误通知，而且还会看到另一个对话框，询问是否调试错误。要启动脚本调试功能，也可以在【高级】选项卡中取消勾选“禁用脚本调试”选项。

Firefox

在默认情况下，Firefox在JavaScript发生错误时不会通过浏览器界面给出提示。但它会在后台将错误记录到错误控制台中。单击【工具】菜单中的【错误控制台】可以显示错误控制台，如图2所示。错误控制台中实际上还包含与JavaScript、CSS和HTML相关的警告和信息，可以通过筛选找到错误。

图2  Firefox错误控制台

在发生JavaScript错误时，Firefox会将其记录为一个错误，包括错误消息、引发错误的URL和错误所在的行号等信息。单击文件名即可以只读方式打开发生错误的脚本，发生错误的代码行会突出显示。

目前，最流行的Firefox插件Firebug已经成为开发人员必备的JavaScript纠错工具。在有JavaScript错误发生时，Firebug图标会显示错误的数量，单击可以打开Firebug控制台，其中显示有错误消息、错误所在的代码行(不包含上下文)、错误所在的URL以及行号，如图3所示。

图3  Firebug错误控制台

在Firebug中单击导致错误的代码行，将在一个新Firebug视图中打开整个脚本，该代码行在其中突出显示。

除了显示错误之外，Firebug还有更多的用处。实际上，它还是针对Firefox的成熟的调试环境，为调试JavaScript、CSS、DOM和网络连接错误提供了诸多功能。

Safari

Windows和Mac OS平台的Safari在默认情况下都会隐藏全部JavaScript错误。为了访问到这些信息，必须启用【开发】菜单，单击【偏好设置】，然后在【高级】选项卡中选中【在莱单栏中显示“开发”菜单】命令。启用此项设置之后，就会在Safari的菜单栏中看到一个【开发】菜单，如图4所示。

图4  启动Safari开发菜单

【开发】菜单中提供了一些与调试有关的选项，还有一些选项可以影响当前加载的页面。单击“显示错误控制台”选项，将会看到一组JavaScript及其他错误，控制台中显示着错误消息、错误的URL及错误的行号，如图5所示。单击控制台中的错误消息，就可以打开导致错误的源代码。除了被输出到控制台之外，JavaScript错误不会影响Safari窗口的外观。

图5  显示错误控制台

Opera

Opera在默认情况下也会隐藏JavaScript错误，所有错误都会被记录到错误控制台中。要打开错误控制台，需要选择【开发者工具】菜单，单击【Web检查器】命令，打开【Web检查器】，然后选择【Console】选项。与Firefox一样，Opera的错误控制台中也包含了除JavaScript错误之外的很多来源，如HTML、CSS、XML、XSLT等的错误和报告信息。要分类查看不同来源的消息.可以使用左下角的下拉选择框，如图6所示。

图6  错误控制台

错误消息中显示着导致错误的URL和错误所在的线程。有时候，还会有栈跟踪信息。除了错误控制台中显示的信息之外，没有其他途径可以获得更多信息。

Chrome

与Safari和Opera一样，Chrome在默认情况下也会隐藏JavaScript错误。所有错误都将被记录到JavaScript控制台中。要查看错误消息，可以选择【工具】菜单命令，单击【JavaScript 控制台】命令即可，如图7所示。

图7  JavaScript控制台

打开窗口中包含着有关页面的信息和JavaScript控制台。控制台中显示着错误消息、错误的URL和错误的行号。单击JavaScript控制台中的错误，就可以定位到导致错误的源代码行。