关于浏览器的工作原理，一直存有好奇却又无从下手的状态，最近看到了一篇绝对棒的文章（原文链接），具体讲解了主流浏览器的工作原理，部分摘抄如下：
简介
网络浏览器很可能是使用最广的软件。在这篇入门文章中，我将会介绍它们的幕后工作原理。我们会了解到，从您在地址栏输入google.com直到您在浏览器屏幕上看到Google首页的整个过程中都发生了些什么。
浏览器的主要功能
浏览器的主要功能就是向服务器发出请求，在浏览器窗口中展示您选择的网络资源。这里所说的资源一般是指HTML文档，也可以是PDF、图片或其他的类型。资源的位置由用户使用URI（统一资源标示符）指定。
浏览器解析并显示HTML文件的方式是在HTML和CSS规范中指定的。这些规范由网络标准化组织W3C（万维网联盟）进行维护。
多年以来，各浏览器都没有完全遵从这些规范，同时还在开发自己独有的扩展程序，这给网络开发人员带来了严重的兼容性问题。如今，大多数的浏览器都是或多或少地遵从规范。
浏览器的用户界面有很多彼此相同的元素，其中包括：
- 用来输入
URI的地址栏 - 前进和后退按钮
- 书签设置选项
- 用于刷新和停止加载当前文档的刷新和停止按钮
- 用于返回主页的主页按钮
奇怪的是，浏览器的用户界面并没有任何正式的规范，这是多年来的最佳实践自然发展以及彼此之间相互模仿的结果。HTML5也没有定义浏览器必须具有的用户界面元素，但列出了一些通用的元素，例如地址栏、状态栏和工具栏等。当然，各浏览器也可以有自己独特的功能，比如 Firefox 的下载管理器。
浏览器的高层结构
浏览器的主要组件为 (1.1)：
- 用户界面 - 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您请求的页面外，其他显示的各个部分都属于用户界面。
- 浏览器引擎 - 在用户界面和呈现引擎之间传送指令。
- 呈现引擎 - 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。
- 网络 - 用于网络调用，比如 HTTP 请求。其接口与平台无关，并为所有平台提供底层实现。
- 用户界面后端 - 用于绘制基本的窗口小部件，比如组合框和窗口。其公开了与平台无关的通用接口，而在底层使用操作系统的用户界面方法。
- JavaScript解释器 - 用于解析和执行 JavaScript 代码。
- 数据存储 - 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。
值得注意的是，和大多数浏览器不同，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
呈现引擎的作用嘛...当然就是"呈现"了，也就是在浏览器的屏幕上显示请求的内容。
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。但是在本章中，我们将集中介绍其主要用途：显示使用 CSS 格式化的 HTML 内容和图片。
本文所讨论的浏览器（Firefox、Chrome 浏览器和 Safari）是基于两种呈现引擎构建的。Firefox 使用的是 Gecko，这是 Mozilla 公司“自制”的呈现引擎。而 Safari 和 Chrome 浏览器使用的都是 WebKit。
WebKit 是一种开放源代码呈现引擎，起初用于 Linux 平台，随后由 Apple 公司进行修改，从而支持苹果机和 Windows。有关详情，请参阅 webkit.org。
主流程
呈现引擎一开始会从网络层获取请求文档的内容，内容的大小一般限制在 8000 个块以内。
然后进行如下所示的基本流程：
呈现引擎将开始解析 HTML 文档，并将各标记逐个转化成 内容树 上的 DOM 节点。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。
呈现树包含多个带有视觉属性（如颜色和尺寸）的矩形。这些矩形的排列顺序就是它们将在屏幕上显示的顺序。
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。下一个阶段是 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。
需要着重指出的是，这是一个渐进的过程。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。 下面是WebKit内核浏览器的主流程示例：
解析的基本流程
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。标记是语言中的词汇，即构成内容的单位。在人类语言中，它相当于语言字典中的单词。
语法分析是应用语言的语法规则的过程。
解析器通常将解析工作分给以下两个组件来处理：词法分析器（有时也称为标记生成器），负责将输入内容分解成一个个有效标记；而解析器负责根据语言的语法规则分析文档的结构，从而构建解析树。词法分析器知道如何将无关的字符（比如空格和换行符）分离出来。
解析是一个迭代的过程。通常，解析器会向词法分析器请求一个新标记，并尝试将其与某条语法规则进行匹配。如果发现了匹配规则，解析器会将一个对应于该标记的节点添加到解析树中，然后继续请求下一个标记。
如果没有规则可以匹配，解析器就会将标记存储到内部，并继续请求标记，直至找到可与所有内部存储的标记匹配的规则。如果找不到任何匹配规则，解析器就会引发一个异常。这意味着文档无效，包含语法错误。
很多时候，解析树还不是最终产品。解析通常是在翻译过程中使用的，而翻译是指将输入文档转换成另一种格式。编译就是这样一个例子。编译器可将源代码编译成机器代码，具体过程是首先将源代码解析成解析树，然后将解析树翻译成机器代码文档。
处理脚本和样式表的顺序
脚本
网络的模型是同步的。网页作者希望解析器遇到<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。此模型已经使用了多年，也在 HTML4 和 HTML5 规范中进行了指定。作者也可以将脚本标注为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 新增了async属性可将脚本标记为异步，以便由其他线程解析和执行。
当浏览器碰到scrip 脚本的时候：
<script src="script.js"></script>
没有defer或async，浏览器会立即加载并执行指定的脚本，立即指的是在渲染该script标签之下的文档元素之前，也就是说不等待后续载入的文档元素，读到就加载并执行。
<script async src="script.js"></script>
有async，加载和渲染后续文档元素的过程将和script.js的加载与执行并行进行(异步)，async的执行，并不会按着script在页面中的顺序来执行，而是谁先加载完谁执行。
<script defer src="myscript.js"></script>
如果script标签设置了该属性，则浏览器会异步的下载该文件并且不会影响到后续DOM的渲染；如果有多个设置了defer的script标签存在，则会按照顺序执行所有的script；defer脚本会在文档渲染完毕后，DOMContentLoaded事件调用前执行。、
蓝色线代表网络读取，红色线代表执行时间，这俩都是针对脚本的；绿色线代表 HTML 解析。
预解析
WebKit和Firefox都进行了这项优化。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。请注意，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 另一方面，样式表有着不同的模型。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。这看上去是一个非典型案例，但事实上非常普遍。Firefox 在样式表加载和解析的过程中，会禁止所有脚本。而对于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。
构建呈现树
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。
Firefox 将呈现树中的元素称为“框架”。WebKit 使用的术语是呈现器或呈现对象。 呈现器知道如何布局并将自身及其子元素绘制出来。
呈现树和DOM树的关系
呈现器是和 DOM 元素相对应的，但并非一一对应。非可视化的 DOM 元素不会插入呈现树中，例如“head”元素。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）。 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。 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。
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。
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。
HTML采用基于流的布局模型，这意味着大多数情况下只要一次遍历就能计算出几何信息。处于流中靠后位置元素通常不会影响靠前位置元素的几何特征，因此布局可以按从左至右、从上至下的顺序遍历文档。但是也有例外情况，比如 HTML 表格的计算就需要不止一次的遍历 (3.5)。
坐标系是相对于根框架而建立的，使用的是上坐标和左坐标。
布局是一个递归的过程。它从根呈现器（对应于 HTML 文档的 元素）开始，然后递归遍历部分或所有的框架层次结构，为每一个需要计算的呈现器计算几何信息。
根呈现器的位置左边是 0,0，其尺寸为视口（也就是浏览器窗口的可见区域）。 所有的呈现器都有一个“layout”或者“reflow”方法，每一个呈现器都会调用其需要进行布局的子代的 layout 方法。
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：
- 影响所有呈现器的全局样式更改，例如字体大小更改。
- 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。
异步布局和同步布局
增量布局是异步执行的。Firefox 将增量布局的“reflow 命令”加入队列，而调度程序会触发这些命令的批量执行。WebKit 也有用于执行增量布局的计时器：对呈现树进行遍历，并对 dirty 呈现器进行布局。 请求样式信息（例如“offsetHeight”）的脚本可同步触发增量布局。 全局布局往往是同步触发的。 有时，当初始布局完成之后，如果一些属性（如滚动位置）发生变化，布局就会作为回调而触发。
绘制
在绘制阶段，系统会遍历呈现树，并调用呈现器的“paint”方法，将呈现器的内容显示在屏幕上。绘制工作是使用用户界面基础组件完成的。
全局绘制和增量绘制
和布局一样，绘制也分为全局（绘制整个呈现树）和增量两种。在增量绘制中，部分呈现器发生了更改，但是不会影响整个树。更改后的呈现器将其在屏幕上对应的矩形区域设为无效，这导致 OS 将其视为一块“dirty 区域”，并生成“paint”事件。OS 会很巧妙地将多个区域合并成一个。在 Chrome 浏览器中，情况要更复杂一些，因为 Chrome 浏览器的呈现器不在主进程上。Chrome 浏览器会在某种程度上模拟 OS 的行为。展示层会侦听这些事件，并将消息委托给呈现根节点。然后遍历呈现树，直到找到相关的呈现器，该呈现器会重新绘制自己（通常也包括其子代）。
绘制顺序
CSS2 规范定义了绘制流程的顺序。绘制的顺序其实就是元素进入堆栈样式上下文的顺序。这些堆栈会从后往前绘制，因此这样的顺序会影响绘制。块呈现器的堆栈顺序如下：
- 背景颜色
- 背景图片
- 边框
- 子代
- 轮廓
Firefox 显示列表
Firefox 遍历整个呈现树，为绘制的矩形建立一个显示列表。列表中按照正确的绘制顺序（先是呈现器的背景，然后是边框等等）包含了与矩形相关的呈现器。这样等到重新绘制的时候，只需遍历一次呈现树，而不用多次遍历（绘制所有背景，然后绘制所有图片，再绘制所有边框等等）。 Firefox 对此过程进行了优化，也就是不添加隐藏的元素，例如被不透明元素完全遮挡住的元素。
WebKit 矩形存储
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。
动态变化
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。