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揭秘 Chrome DevTools:从原理到自定义调试工具

  • 2025-03-04
    北京
  • 本文字数:2249 字

    阅读完需:约 7 分钟

作者:京东科技 杜强强

引言

Chrome DevTools 是前端开发者的必备工具,不仅可以用于调试 Chrome 网页,还支持 Android WebView、Roma (跨平台开发框架) 安卓&鸿蒙端 ****等平台的调试。 作为最常用的调试工具之一,DevTools 不仅能快速定位问题,还能让我们深入了解调试的内部机制。本文将从原理、组成部分、CDP 协议以及自定义调试工具的实现, 带你全面认识 DevTools。



Android WebView Devtools adb 调试过程

1. DevTools 的组成与原理

1.1 DevTools 组成部分

Chrome DevTools 主要由以下几个部分组成:


•Frontend 前端界面:用户交互的界面,提供各种调试功能。


•Backend 后端服务:与浏览器内核通信(如 Chromium、V8 等),执行调试命令, 通过 CDP 与前端界面交互。


•CDP(Chrome DevTools Protocol):Chrome 调试工具协议(JSON 格式的数据封装协议)。


1.2 工作原理

DevTools 的核心是基于 Chrome DevTools Protocol (CDP), 工作原理可以简单概括为:前端界面通过 CDP 协议与浏览器内核通信,发送调试命令并接收调试信息。浏览器内核根据接收到的命令执行相应的操作,并将结果返回给前端界面。

2. CDP 协议详解

2.1 什么是 CDP 协议?

CDP(Chrome DevTools Protocol)是 Chrome DevTools 与浏览器内核通信的协议。它基于 WebSocket,允许开发者通过发送 JSON 格式的命令来控制浏览器行为,并获取调试信息。 通过 CDP,DevTools 能够实时与页面交互,实现断点调试、性能分析等功能。

2.2 CDP 协议的核心特点

◦基于 JSON-RPC:CDP 协议使用 JSON 格式传输数据,简单易读。


◦双向通信:不仅调试器可以发送命令,浏览器也会主动推送事件(比如断点触发、网络请求完成)。


◦模块化设计:CDP 协议分为多个模块(如 DOM、Network、Runtime 等),每个模块负责不同的功能。

2.3 CDP 协议的主要功能

◦DOM 操作和 CSS:获取、修改 DOM 结构和 CSS 样式。


◦网络监控:监控网络请求和响应。


◦JavaScript 调试:设置断点、单步执行、查看调用栈等。


◦性能分析:分析页面加载性能、JavaScript 执行性能等。


◦内存管理:检查和分析内存使用情况,查找内存泄漏等。

2.4 CDP 协议的工作流程

1.建立 WebSocket 连接:通过 WebSocket 与浏览器内核建立连接。


2.发送协议命令:前端界面发送 JSON 格式的命令。


3.执行协议命令:浏览器内核执行命令并返回结果。


4.接收结果:前端界面接收并显示结果。

3. 了解 CDP 传输协议信息

3.1 启动工具

启用协议日志,DevTools 的设置中勾选“rotocol Montor




刷新页面打开协议工具



查看协议的主要内容,此时此刻就可以看到协议交互为 JSON 格式


3.2 分析 CDP 内容

当我们点击代码左边设置断点后,可以看到前端(Devtools 面板)请求内容:



以及后端返回结果:


4. 自定义调试工具

4.1 为何需要自定义调试工具?

  1. DevTools 的局限性


针对网页设计:DevTools 是为网页开发设计的,其功能(如 DOM 检查、CSS 调试、网络请求分析等)主要围绕 HTML、CSS 和 JavaScript 展开。对于非网页应用(如自定义语言、桌面应用、嵌入式系统等),这些功能可能不适用。


无法直接调试非网页应用:DevTools 依赖于浏览器的运行时环境(如 V8 引擎)和 Chrome DevTools Protocol (CDP)。如果应用不是运行在浏览器中,或者使用了非 JavaScript 语言,DevTools 无法直接调试,比如 Roma 安卓和鸿蒙端在采用的 App 内嵌入 V8 引擎,因此无法直接调试。


2. 自定义调试工具的需求


支持自定义语言或框架:如果应用使用了自定义 DSL(领域特定语言)或其他编程语言(如 Python、C++ 等),需要开发专门的调试工具来支持这些语言的语法、运行时和调试功能。


特定领域的调试需求:某些应用场景(如物联网设备调试、定制与自身业务结合的开发调试工具等)可能需要特定的调试功能,而这些功能在 DevTools 中并不存在。


跨平台支持:可以为不同平台(例如 Roma Android\iOS\Harmony)开发统一的调试工具。

4.2 其中的技术挑战

除了 CDP 协议外还需要实现:


消息通道:调试工具需要在前端和后端之间建立可靠的消息通道,用于传输调试信息(如断点、变量值、调用栈等)。


运行时环境集成:对于非 JavaScript 语言,需要将调试模块集成到运行时环境中(如 V8 引擎、Python 解释器等),以支持断点、单步执行、变量检查等功能。

4.3 手搓自定义调试

基于 CDP, 实现自定义调试工具:



1. 建立 WebSocket 通信层: 与 DevTools 调试面板建立通信。





2. 完成浏览器 Discovery 协议:在浏览器中可以显示应用。








3. 完善/转发 CDP 协议:


****V8 中已自带了 inspector 能力,对于代码的调试协议大多不需要我们处理,对于 inspector 外的协议需要单独处理,例如 Console、Page 等。 其他语言库如未实现 inspector,需要单独实现 inspector 部分,例如 QuickJS。





4. 处理/转发 CDP 协议:例如获取 设置断点、取消断点、发起网络请求。


实现每一个 CDP 协议消息的发送与相应,例如 setBreakpointByUrl 协议完成 接收 DevTools 设置断点到 V8 中。



5. Devtools 进行扩展:


基于 CDP 定制自己的页面 或 自定义协议命令,比如 Roma Android 调试中可以输入 $Jue 调试当前页面信息,实现 evaluate 协议执行 V8 加载脚本代码。



5. 为什么学习 DevTools

深入理解调试原理


通过学习 DevTools 的调试实现原理,可以更深入地理解调试工具的工作机制,从而更好地利用这些工具进行调试。


自定义调试工具


自定义开发工具、设置断点、单步执行、查看调用栈等。


分析处理性能问题


分析页面加载性能、JavaScript 执行性能、内存泄漏等。


自定义调试工具


掌握 CDP 协议后,可以开发自定义的调试开发工具,满足特定需求。比如自动化测试工具、性能分析工具等。


希望本文能为你带来启发,让你在调试的道路上越走越顺!

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