JeeTan

Appearance

浏览器渲染原理 ​

目录

浏览器是如何渲染页面的？ ​

渲染时间点

当浏览器的 网络线程 收到 HTML 文档后，会产生一个 渲染任务 ，并将其传递给 渲染主线程 的消息队列中。

在事件循环机制的作用下，渲染主线程 提取出消息队列中的 渲染任务，开启渲染流程。

整个渲染流程分为多个阶段，分别是： HTML 解析、样式计算、布局、分层、绘制、分块、光栅化、画

每个阶段都有明确的输入输出，上一个阶段的输出会成为下一个阶段的输入。

这样，整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。 渲染流水线

1. 解析 HTML（parse） ​

渲染的第一步是解析 HTML（parse）。

解析过程中遇到 CSS 解析 CSS，遇到 JS 执行 JS。为了提高解析效率，浏览器在开始解析前，会启动一个预解析的线程，率先下载 HTML 中的外部 CSS 文件和 外部的 JS 文件。

如果主线程解析到link位置，此时外部的 CSS 文件还没有下载解析好，主线程不会等待，继续解析后续的 HTML。这是因为下载和解析 CSS 的工作是在预解析线程中进行的。这就是 CSS 不会阻塞 HTML 解析的根本原因。

如果主线程解析到script位置，会停止解析 HTML，转而等待 JS 文件下载好，并将全局代码解析执行完成后，才能继续解析 HTML。这是因为 JS 代码的执行过程可能会修改当前的 DOM 树，所以 DOM 树的生成必须暂停。这就是 JS 会阻塞 HTML 解析的根本原因。

TIP

script标签的async和defer属性, more info: MDN

async 和 defer 是用来控制 JS 文件的加载和执行的。

async 和 defer 都是用来异步加载 JS 文件的。

不同的是，async 是异步加载，加载完成后立即执行；defer 是异步加载，加载完成后等 HTML 解析完成后执行。

第一步完成后，会得到 DOM 树和 CSSOM 树，浏览器的默认样式、内部样式、外部样式、行内样式均会包含在 CSSOM 树中。 DOM 树和 CSSOM 树

2. 样式计算（style） ​

渲染的下一步是样式计算（style）。

主线程会遍历得到的 DOM 树，依次为树中的每个节点计算出它最终的样式，称之为 Computed Style。

在这一过程中，很多预设值会变成绝对值，比如red会变成rgb(255,0,0)；相对单位会变成绝对单位，比如em会变成px

这一步完成后，会得到一棵带有样式的 DOM 树。 DOM 树和 CSSOM 树

3. 布局（layout） ​

接下来是布局（layout），布局完成后会得到布局树。

布局阶段会依次遍历 DOM 树的每一个节点，计算每个节点的几何信息。例如节点的宽高、相对包含块的位置。

大部分时候，DOM 树和布局树并非一一对应。

比如display:none的节点没有几何信息，因此不会生成到布局树；又比如使用了伪元素选择器，虽然 DOM 树中不存在这些伪元素节点，但它们拥有几何信息，所以会生成到布局树中。还有匿名行盒、匿名块盒等等都会导致 DOM 树和布局树无法一一对应。 DOM 树和布局树DOM 树和布局树DOM 树和布局树

匿名块、行盒与行内元素、块级元素、行内块元素不同在于布局树中。

匿名块盒是指在布局树中，没有对应的 DOM 节点的块盒。

匿名行盒是指在布局树中，没有对应的 DOM 节点的行盒。

匿名块盒和匿名行盒都是由浏览器自己创建的，不会出现在 DOM 树中。 DOM 树和布局树

4. 分层（layer） ​

下一步是分层（layer）

主线程会使用一套复杂的策略对整个布局树中进行分层。

分层的好处在于，将来某一个层改变后，仅会对该层进行后续处理，从而提升效率。

滚动条、堆叠上下文、transform、opacity 等样式都会或多或少的影响分层结果，也可以通过will-change属性更大程度的影响分层结果。 分层

5. 绘制（paint） ​

再下一步是绘制（paint）

主线程会为每个层单独产生绘制指令集，用于描述这一层的内容该如何画出来。 绘制

6. 分块（tiling） ​

完成绘制后，主线程将每个图层的绘制信息提交给合成线程，剩余工作将由合成线程完成。

合成线程首先对每个图层进行分块（tiling），将其划分为更多的小区域。

它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。 分块

7. 光栅化（raster） ​

分块完成后，进入光栅化（raster）阶段。

合成线程会将块信息交给 GPU 进程，以极高的速度完成光栅化。

GPU 进程会开启多个线程来完成光栅化，并且优先处理靠近视口区域的块。

光栅化的结果，就是一块一块的位图(像素点) 光栅化

8. 画（draw） ​

最后一个阶段就是画（draw）了

合成线程拿到每个层、每个块的位图后，生成一个个「指引（quad）」信息。

指引会标识出每个位图应该画到屏幕的哪个位置，以及会考虑到旋转、缩放等变形。

变形发生在合成线程，与渲染主线程无关，这就是transform效率高的本质原因。

合成线程会把 quad 提交给 GPU 进程，由 GPU 进程产生系统调用，提交给 GPU 硬件，完成最终的屏幕成像。

画

IMPORTANT

css
  // 这些元素在浏览器默认样式表中让它隐藏了
  base, basefont,datalist,head,link,meta,noembed,noframes,param,rp,script,style,template,title
  {
       display: none;
   }

什么是reflow(回流)? ​

回流（reflow）是指当DOM的变化引起元素的几何属性（如尺寸、位置等）变化时，浏览器需要重新计算元素的布局，从而影响页面的渲染树。这是一种较为耗费性能的操作。以下是一些可能导致回流的操作：

  1. 添加、删除或修改DOM元素：
    • 当通过JavaScript或其他方式向DOM中添加、删除或修改元素时，浏览器的渲染树可能会受到影响，从而触发回流。
  2. 改变元素的尺寸：
    • 包括宽度（width）、高度（height）、内边距（padding）、外边距（margin）、边框（border）等属性的变化，这些变化都会直接影响元素的几何属性，导致回流。
  3. 改变元素的位置：
    • 使用top、left、bottom、right、float、clear等CSS属性来改变元素的位置时，也会触发回流，因为浏览器需要重新计算元素的位置关系。
  4. 改变元素的内容：
  • 当元素的内容发生变化时（如文本内容的增减），可能会导致元素的尺寸发生变化，从而触发回流。
  1. 改变元素的显示状态：
    • 某些CSS属性如display、visibility、overflow等的改变，也可能导致回流。例如，将元素的display属性从none改为block，会使其重新出现在页面上，并触发回流。
  2. 读取某些属性：
    • 通过JavaScript读取某些与布局相关的属性，如offsetWidth、offsetHeight、clientWidth、clientHeight、scrollWidth、scrollHeight等，也会触发回流。这是因为浏览器需要返回这些属性的当前值，而计算这些值可能需要重新计算布局。
  3. 浏览器窗口的变化：
    • 当用户调整浏览器窗口的大小时，浏览器需要重新计算和布局页面中的元素，因此会触发回流。
  4. 其他可能触发回流的操作：
    • 激活CSS伪类（如:hover）、操作class属性（新增或减少类名）、设置style的值等，都可能导致回流。

IMPORTANT

为了减少回流对页面性能的影响，可以采取以下措施：

  • 批量修改DOM：将多次对DOM的操作合并为一次性操作，以减少回流次数。

  • 使用文档片段（DocumentFragment）：在内存中进行DOM操作，然后一次性将其插入文档中，以减少回流次数。

  • 缓存属性值：将会触发回流的属性值缓存起来，避免频繁访问。

  • 使用CSS动画代替JavaScript动画：CSS动画利用浏览器的硬件加速，性能更高效。

  • 避免频繁改变窗口大小：改变窗口大小会触发回流，所以尽量避免频繁改变窗口大小。

什么是repaint(重绘)? ​

重绘（Repaint）指的是浏览器重新绘制元素的过程。当页面中的元素的样式发生改变，但不影响其几何属性（如位置、大小等）时，浏览器需要重新绘制元素的样式，这个过程就是重绘。以下是一些会导致重绘的操作：

  1. 修改颜色属性：包括背景色、前景色（文字颜色）、边框颜色等的改变。
  2. 修改透明度：例如通过opacity属性来改变元素的透明度。
  3. 修改字体样式：如font-size、font-family等属性的改变。
  4. 修改背景图像：包括背景图片的更改或背景图像的显示方式的改变。
  5. CSS动画：某些CSS动画效果可能涉及重绘，特别是当动画涉及到元素外观属性的变化时。
  6. CSS伪类或JavaScript事件触发：触发CSS伪类（如:hover）或JavaScript事件（如mousemove）也可能导致元素的重绘。

TIP

重绘和重排（Reflow）通常相伴发生。重排是指浏览器重新计算元素的位置和大小，并确定元素的布局和样式的过程。

当页面中的元素发生改变（如添加、删除、修改元素的位置、大小、样式等），或者浏览器窗口大小发生改变、滚动页面时，都可能触发重排。而每当发生重排时，由于元素的位置和大小可能发> 生改变，因此通常也会导致重绘。

IMPORTANT

为了减少重绘和重排的发生，提高页面的性能和响应速度，可以采取以下优化措施：

  • 使用CSS3动画和过渡：利用CSS3的动画和过渡效果来代替JavaScript动画，可以减少重绘和重排的次数。

  • 使用transform和opacity属性：这些属性可以改变元素的位置和透明度，同时减少重绘和重排的操作。

  • 将动态元素脱离文档流：通过设置元素的position属性为absolute或fixed，将其脱离文档流，可以减少对其他元素的影响，从而减少重排和重绘。

  • 批量修改DOM：将多个DOM修改操作合并成一次操作，可以减少重排和重绘的次数。

  • 避免使用table布局：table布局在渲染时可能会导致更多的重排和重绘操作，因此应尽量避免使用。

为什么 transform 效率高？ ​

transform 是一种 CSS 属性，用于对元素进行变换，如缩放、旋转、移动等。是会直接进入合成线程 画出来的，所以效率更高，不会触发重绘和重排。