浏览器渲染原理
浏览器是如何渲染页面的?
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.
在事件循环机制的作用下,渲染主线程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.
第一步 解析 HTML
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.
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元素
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.
第二步 样式计算
完成后,会得到一棵带有样式的
DOM
树.
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
.
第三步 布局
完成后得到布局树
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.
display:none
的节点没有几何信息,因此不会生成到布局树
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.
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.
第四步 分层
这个在 chrome 控制台中 点击三个点 -> more tools -> Layers可以看到
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.
第五步 绘制
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.
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.
第六步 分块
会优先绘制距离视口位置近(在视口内)的块
合成线程首先对每个图层进行分块,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.
第七步 光栅化
光栅化的结果,就是一块一块的位图
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.
第八步 画
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.
完整过程
这个过程是一只在不停重复的 比如说滚动了一滚动条 会重新触发
paint
重新绘制
什么是 reflow?
reflow 的本质就是重新计算 layout 树.
当进行了会影响布局树的操作后,需要重新计算布局树,会引发layout
.
为了避免连续的多次操作导致布局树反复计算,浏览器会合并这些操作,当 JS 代码全部完成后再进行统一计算. 所以,改动属性造成的reflow
是异步完成的.
也同样因为如此,当JS
获取布局属性时,就可能造成无法获取到最新的布局信息.
浏览器在反复权衡下,最终决定获取属性立即reflow
.
什么是 repaint?
repaint 的本质就是重新根据分层信息计算了绘制指令.
当改动了可见样式后,就需要重新计算,会引发repaint
.
由于元素的布局信息也属于可见样式,所以reflow
一定会引起repaint
.
为什么 transform 的效率高?
因为transform
既不会影响布局也不会影响绘制指令,它影响的只是渲染流程的最后一个 draw 阶段
由于 draw 阶段在合成线程中,所以transform
的变化几乎不会影响渲染主线程. 反之,渲染主线程无论如何忙碌,也不会影响transform
的变化.