在浏览器引擎开发领域，DOM（文档对象模型）实现一直是性能瓶颈和复杂度的集中体现。2026 年初，专注于 Web 自动化的轻量级浏览器项目 Lightpanda 宣布将其 DOM 实现从 C++ 编写的 LibDOM 完全迁移到自研的 Zig 实现（zigdom）。这一技术决策不仅体现了 Zig 语言在系统编程领域的崛起，更展示了现代浏览器引擎开发中对内存安全、性能优化和跨平台编译的新思考。
从三层架构到统一实现的技术演进
Lightpanda 原本采用典型的三层架构：V8 JavaScript 引擎作为底层执行环境，Zig 层作为中间桥梁，LibDOM 作为 DOM 实现。当 JavaScript 代码执行 DOM 操作时，调用链需要经过 V8→Zig→LibDOM→Zig→V8 的完整往返。这种架构虽然快速实现了基本功能，但随着项目复杂度增加，摩擦点逐渐显现。
Lightpanda 团队在博客中明确指出，事件系统的集成成为主要痛点之一。LibDOM 内置的事件机制难以扩展到非 DOM 事件（如输入事件），也无法优雅地将 DOM 事件冒泡到 Zig 层的 Window 实现。更大的挑战来自 Custom Elements 和 ShadowDOM 的支持 —— 这些现代 Web 特性需要在 Zig 层实现，但与 C++ 编写的 LibDOM 集成时产生了显著的架构摩擦。
正如 Lightpanda 工程师 Karl Seguin 所述：“如果我们要从头开始集成，以现在的经验或许能避免大部分摩擦。但既然我们已经深度使用 Zig，讨论和原型设计自然倾向于用 Zig 替换 LibDOM。” 这一决策背后是对代码库统一性和长期可维护性的深思熟虑。
Zig 内存管理：从显式分配到 arena 优化
Zig 语言最显著的特点之一是其显式的内存管理模型。与 Rust 的所有权系统和 C++ 的智能指针不同，Zig 要求开发者明确传递分配器（allocator）参数，这种设计哲学在 DOM 实现中展现出独特优势。
在 zigdom 的实现中，Lightpanda 团队采用了 arena 分配器策略。现代网页通常包含数万个 DOM 节点和数千个元素，每个节点需要多层结构：Div→HTMLElement→Element→Node→EventTarget。传统实现会为每一层进行单独的内存分配，导致大量小对象分配和内存碎片。
Zig 的解决方案是进行一次大块内存分配，然后按需分割给各个层级。这种批量分配策略显著减少了内存分配次数，降低了内存碎片化，同时保持了数据局部性。正如 Zig 文档所强调的：“Zig 标准库提供了一种内存分配模式，允许程序员精确选择标准库内如何进行内存分配 —— 标准库中不会在你背后发生任何分配。”
对于 DOM 元素的属性管理，zigdom 采用了惰性加载策略。虽然一个网页可能包含数千个元素，但大多数 JavaScript 代码只会访问其中少数元素的 class、style、dataset 等属性。与其在每个元素上存储这些属性的空容器，zigdom 将它们存储在页面级别的元素→属性查找表中。这种设计虽然增加了查找开销，但为每个元素节省了约 6 个指针的空间。
性能优化：单数字百分比的累积效应
迁移到 Zig DOM 实现后，Lightpanda 团队报告了单数字百分比的性能提升。虽然这些改进看似微小，但在浏览器引擎这种高度优化的系统中，任何性能提升都来之不易。
内存使用方面，arena 分配器和惰性属性加载共同减少了内存占用。CPU 负载方面，更统一的事件处理和更直接的 DOM 操作路径减少了调用开销。更重要的是，这些改进为未来的优化奠定了基础 —— 统一的代码库使得添加新特性和性能调优更加容易。
除了核心 DOM 实现，Lightpanda 还集成了两个关键技术：html5ever HTML 解析器和 V8 快照。html5ever 是 Servo 项目用 Rust 编写的 HTML5 解析器，通过 C 绑定与 Zig 集成，提供了稳定高效的解析能力。V8 快照技术则通过预编译环境设置，将启动时间减少了 10-30%，对于需要频繁创建浏览器实例的自动化场景尤为重要。
跨平台编译与生态系统考量
选择 Zig 作为 DOM 实现语言还带来了跨平台编译的优势。Zig 内置的交叉编译支持使得 Lightpanda 能够轻松构建针对不同操作系统和架构的版本，这对于 Web 自动化工具需要覆盖多种部署环境的需求至关重要。
然而，这一技术决策也面临挑战。Zig 生态系统相对较小，语言尚未达到 1.0 版本，存在 API 不稳定的风险。与现有 C++ 库（特别是 V8）的互操作性需要精心设计，Zig 的 C 互操作能力在这里发挥了关键作用。
Lightpanda 团队在开发过程中还尝试了 AI 编码助手（Claude）的辅助。工程师表示：“构建 DOM 这种有明确规范、大量文档和多个实现的任务，是编码代理的理想场景。” 但同时也指出，这本质上是一个代码审查过程，需要开发者保持对代码质量和架构一致性的把控。
工程实践的启示
Lightpanda 的 DOM 迁移案例为系统软件工程提供了多个重要启示：
首先，架构统一性优于临时解决方案。虽然初期使用 LibDOM 快速实现了功能，但随着项目发展，架构不一致带来的摩擦成本超过了迁移成本。这种 “技术债务” 的及时偿还策略值得借鉴。
其次，显式优于隐式的内存管理模型在复杂系统中可能更具优势。Zig 的显式分配器传递虽然增加了代码复杂度，但提供了更好的可预测性和调试能力。
第三，性能优化需要系统化思维。从内存分配到属性访问，从事件处理到启动优化，每个环节的微小改进累积起来才能产生显著效果。
最后，工具链的选择需要平衡成熟度与前瞻性。Zig 虽然相对年轻，但其设计理念和工具链特性（如交叉编译、comptime 元编程）为特定场景提供了独特价值。
结语
Lightpanda 将 DOM 实现迁移到 Zig 的决策，反映了现代系统编程语言在特定领域的差异化竞争。Zig 通过显式内存管理、简单语法和强大工具链，在浏览器引擎这种对性能和内存敏感的领域找到了自己的定位。
这一迁移不仅是技术栈的变更，更是对软件工程原则的实践：当现有架构无法满足长期需求时，勇于重构；当性能优化遇到瓶颈时，从系统层面寻找突破；当选择新技术时，权衡成熟度与独特优势。
随着 Zig 生态系统的成熟和更多项目采用类似架构，我们可能会看到更多系统软件从传统语言向现代替代方案的迁移。Lightpanda 的实践为这一趋势提供了有价值的参考案例。
资料来源：
- Lightpanda 博客文章《Migrating our DOM to Zig》（2026-01-08）
- Zig 官方文档《Allocators | zig.guide》
- Hacker News 相关讨论（ID: 46586179）