iOS之深入解析WKWebView加载的生命周期与代理方法

一、前言

从 WebView 开始加载一条请求，到页面完整呈现这一过程发生了什么？无论是做 WebView 性能优化还是异常问题监控与排查，都离不开对WKWebView加载的生命周期与代理方法的剖析。
在 WebKit 源码的调试基础之上，结合 iOS 端 WKWebView 的 WKNavigationDelegate 代理方法，站在移动端的视角深入分析 WKWebView 网络请求加载的生命周期流程。
WebKit 源码的调试，请参考我之前的博客：iOS之深入解析WKWebView的WebKit源码调试与分析。

二、 WebKit 加载框架

在iOS之深入解析WKWebView的WebKit源码调试与分析验证了 WebKit 三大进程工作模型，并简述了三大进程的主要职责。UIProcess、WebContent、NetworkProces 三大进程间通信关系图如下：

UIProcess、WebContent、NetworkProces 进程关系分析：
- NetworkProcess进程：主要负责网络请求加载，所有的网页共享这一进程。与原生网络请求开发一致，NetworkProcess 也是通过封装的 NSURLSession 发起并管理网络请求的。但不同的是，这一过程中有较多的网络进度的回调工作以及各类网络协议管理，比如资源缓存协议、HSTS 协议、cookie 管理协议等。
- WebContent进程：主要负责页面资源的管理，包含前进后退历史，pageCache，页面资源的解析、渲染。并把该进程中的各类事件通过代理方式通知给 UIProcess。
- UIProcess进程：主要负责与 WebContent 进行交互，与 APP 在同一进程中，可以进行 WebView 的功能配置，并接收来自 WebContent 进程的各类消息，配合业务代码执行任务的决策，例如是否发起请求，是否接受响应等。

三、WebKit 加载流程

使用如下方法，从 UIProcess 层通过 loadReqeust 方法发起页面加载请求（此处 request 只能是 get 请求，如果配置为 post 请求，WebKit 内核基于性能考虑，在跨进程传输时，会将 body 数据丢弃，导致异常）：

 [self.webView loadRequest:request];

通过跟踪 WebKit 源码，我们提取核心步骤如下：
- UIProcess 中的 loadRequest 首先会触发 NetworkProcess 进程创建，然后通过进程间通信的方式将 request 发送给 NetworkProcess 进程进行 preconnect 预链接操作，通过网络三次握手建立 TCP 链接，以便加快后续网络资源请求速度。
- UIProcess 通过进程间通信的方式将 request 发送给 WebContent 进程，WebContent 进程创建 DocumentLoader 加载器加载网络请求，并取消上个页面的所有还在加载的请求，然后通过字典绑定当前页面ID与创建好的 NetworkProcss 进程（便于服务端数据返回时，查找数据回填所对应的页面），最终将请求交付给 NetworkProcess 中的 NSURLSession 进行处理。
- NetworkProcess 通过 NSURLSession 复用之前 preconnect 预链接，继续进行网络加载，此时等待网络请求返回，网络层会继续将数据通过进程间通信方式传输给 WebContent 进程进行处理，开始流式进行数据解析，一边接收一边处理，进行词法分析、语法分析，并在这一过程中加载解析出来的 js、css、图片、字体等子资源，最终动态的生成（DOM 树与 CSSOM 树合成）渲染树，在这一过程中，每次接受到新数据导致渲染树有变更后，就会触发一次 checkAndDispatchDidReachVisuallyNonEmptyState 方法，检查当前页面是否达到上屏状态，若达到上屏状态就进行上屏渲染。
达到上屏状态的条件如下：
- 如果返回的 data 是普通文本文字，或返回的数据中包含普通文本文字，那只需要达到非空 200 字节即可以触发上屏渲染；
- 如果返回的 data 是图片资源类，则判断像素大小 > 32*32，即可触发上屏渲染；
- 如果不满足以上条件，对于主文档，判断后面是否继续接收数据，如果不继续，则触发上屏渲染；如后续还有数据，则循环上述流程直至触发上屏。渲染完成，整个加载过程结束。
WebKit 加载流程如下：

四、WebKit 加载生命周期代理方法

① WKNavigationDelegate 方法

 @protocol WKNavigationDelegate <NSObject>@optional// 请求之前，决定是否要跳转:用户点击网页上的链接，需要打开新页面时，将先调用这个方法。- (void)webView:(WKWebView *)webView decidePolicyForNavigationAction:(WKNavigationAction *)navigationAction decisionHandler:(void (^)(WKNavigationActionPolicy))decisionHandler; // 页面开始加载时调用- (void)webView:(WKWebView *)webView didStartProvisionalNavigation:(null_unspecified WKNavigation *)navigation; // 接收到响应数据后，决定是否跳转- (void)webView:(WKWebView *)webView decidePolicyForNavigationResponse:(WKNavigationResponse *)navigationResponse decisionHandler:(void (^)(WKNavigationResponsePolicy))decisionHandler; // 主机地址被重定向时调用- (void)webView:(WKWebView *)webView didReceiveServerRedirectForProvisionalNavigation:(null_unspecified WKNavigation *)navigation; // 当开始加载主文档数据失败时调用- (void)webView:(WKWebView *)webView didFailProvisionalNavigation:(null_unspecified WKNavigation *)navigation withError:(NSError *)error; // 当内容开始返回时调用- (void)webView:(WKWebView *)webView didCommitNavigation:(null_unspecified WKNavigation *)navigation; // 页面加载完毕时调用- (void)webView:(WKWebView *)webView didFinishNavigation:(null_unspecified WKNavigation *)navigation; // 当主文档已committed时，如果发生错误将进行调用- (void)webView:(WKWebView *)webView didFailNavigation:(null_unspecified WKNavigation *)navigation withError:(NSError *)error; // 如果需要证书验证，进行验证，一般使用默认证书策略即可 - (void)webView:(WKWebView *)webView didReceiveAuthenticationChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge completionHandler:(void (^)(NSURLSessionAuthChallengeDisposition disposition, NSURLCredential *__nullable credential))completionHandler; // 9.0才能使用，web内容处理中断时会触发，可针对该情况进行reload操作，可解决部分白屏问题 - (void)webViewWebContentProcessDidTerminate:(WKWebView *)webView NS_AVAILABLE(10_11, 9_0); @end

② 深入理解 WKNavigationDelegate 方法

WKNavigationDelegate 代理方法的调用流程如下：

decidePolicyForNavigationAction 剖析
- 如上文的网页加载流程，当 WebContent 即将创建 DocumentLoader 加载器时，会首先触发 decidePolicyForNavigationAction 代理方法。如果我们选择 cancel，那么浏览内核会完全忽略这一操作，后续也不再继续执行其他操作，可以放心的使用 cancel 取消掉我们不想加载的主文档请求，而无需担忧任何异常。
- 但当选择 alllow 后，会进入一个稍微复杂的逻辑判断，内核代码首先判断该该链接是否是 universalLink 类型的链接，如果判断是 universalLink 类型的链接，会尝试去调起三方 app，如果能调起，则会 cancel 当前请求，否则才会走到正常的网络加载逻辑（如果需要统计 universalLink 调起情况与或建设屏蔽能力，可以再仔细阅读该处源码）。
didStartProvisionalNavigation 理解
- decidePolicyForNavigationAction 方法中选择 allow 并且判断为非 universalLink 链接后，会立即触发 didStartProvisionalNavigation 方法，表示即将开始加载主文档。这个方法看似只是对 decidePolicyForNavigationAction 方法的确认，但是值得思考的问题是方法名中的 Provisional 究竟是什么意思。
- 其实，页面开始页面加载后为了更好的区分加载的各阶段，会将网络加载的初始阶段命名为临时状态，此时的页面是不会记入历史的，直到接收到首个数据包，才会对当前页面进行 committed 提交，并触发didCommitNavigation 方法通知 UIProcess 进程该事件，同时将网络 data 提交给 WebContent 进行渲染树生成。可由此引申出下一个问题，即 didFailProvisionalNavigation 与 didFailNavigation 的关系。
didFailProvisionalNavigation 与 didFailNavigation 的分别在什么时候执行？它们之间有什么关系？
- 当 NetworkProcess 进程发生网络错误时，错误首先由 NSURLSession 回调到 WebContent 层。
- WebContent 会判断当前主文档加载状态，如果处于临时态，则错误会回调给 didFailProvisionalNavigation 方法；如果处于提交态，则错误会回调给 didFailNavigation 方法。

didFinishNavigation 究竟什么时候执行？与页面上屏是否有关？
- 在上面的描述中，我们已经理解了 NetworkProcess 层也是使用 NSURLSession 加载主文档的。当 NSURLSession 接收到 finish 事件时，会将该消息通过进程通信方式传递给 WebContent 进程，WebContent 进程再传递给 UIProcess 进程，直到被我们的代理方法响应。
- 因此 didFinishNavigation 在 NSURLSession 的网络加载结束时就会触发，但因为跨了两次进程通信，因此对比网络层，实际上是有一定的延迟的。与子资源加载和页面上屏无时间先后关系。

五、Tips

一定要紧密结合三大进程去理解 WebKit 源码，形成基于进程的知识体系。
可以直接修改源码验证猜想，例如在验证触发渲染条件时，可以在源码中禁止网络层 didfinish 事件执行，并自己构造数据返回，验证各类上屏触发条件。

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