浏览器的渲染原理

渲染 render

html 字符串 -渲染-> 像素信息

网络：拿HTML

渲染：渲染

网络进程

浏览器如何渲染页面的

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

• 解析HTML
  • 两棵树，DOM 树和 CSSOM 树
  • DOM树
  • CSSOM（CSS object model）树
  • 样式表
    • 内部样式表<style>
    • 外部样式表<link...>
    • 行内样式表(内联样式表)<div style="">
    • 浏览器默认样式表
    • 有多个样式表的时候

HTML 解析过程中遇到 CSS 代码怎么办

1.渲染第一步是 解析 HTML

• 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，所以DOM树的生产必须暂停。这就是 JS 会阻塞 HTML 解析的根本原因。
• 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

HTML 解析过程遇到 JS 代码怎么办？

渲染主线程遇到 JS 时必须暂停一切行为，等待下载执行完成后才能继续

预解析线程可以分担一点下载 JS 的任务

2.渲染第二步是样式计算

• 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 Layout 树不一定是一一对应的

内容必须在行盒中 css

行盒和块盒不能相邻

3.第三步是布局

• 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 数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 树和布局无法一一对应

分层 - layer

堆叠上下文有关的属性

z-index 、opacity、transform

.container{
    will-change: transform;
}

告诉浏览器是否分层自己决策

4.下一步是分层

• 主线程会使用一套复杂的策略对整个布局树进行分层
• 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，从而提高效率
• 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

绘制 - paint

将笔移动到 10,30 位置

画一个200*300的矩形

用红色填充矩形

canvas

这里的绘制，是为每一层生成如何绘制的指令

渲染主线程的工作到此为止，剩余步骤交给其他线程完成

5.再下一步是绘制

主线程会为每一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

分块 - Tiling

分块会将每一层分为多个小的区域

分块的工作是交给多个线程同时进行的

6.分块

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，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

光栅化 - Raster

光栅化是将每个块变成位图

优先处理靠近视口的块

此过程会用到 GPU 加速

7.分块完成后，进入光栅化阶段

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

画 - Draw

合成线程计算出每个位图在屏幕上的位置，交给 GPU 进行最终呈现

• 渲染进程（沙盒）安全
  • 渲染主线程
  • 合成线程

transform在这步进行

8.最后一个阶段是画

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，与显然主线程无关，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

常见面试题

什么是 reflow ？

重排，重新布局重新画

什么是 reflow（重排）?

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 (重绘)?

repaint 的本质就是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

End

参考资料：渡一