浏览器是如何渲染HTML页面的?

2023-05-1014:25:45WEB前端开发Comments1,377 views字数 1923阅读模式

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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这个渲染流程分为多个阶段,分别是:解析HTML、样式计算、布局、分层、绘制、分块、光栅化、画文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

这样,整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

渲染的第一步是解析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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

如果主线程解析到link位置,此时外部的css文件还么有下载解析好,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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

渲染的下一步是样式计算

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,称之为computed style。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

在这一过程中,很多预设值会变成绝对值,比如red会变成rgb(250,0,0);相对单位会变成绝对但我,比如em会变成px文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

这一步完成后,会得到一颗带有样式的的DOM树。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

接下来是布局,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,计算每一个节点的几何信息。例如节点的宽高、相对包含块的位置。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

大部分时候,DOM树和布局树并非一一对应。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

比如display:none 的几点没有几何信息,因此不会生成布局树;又比如使用了伪元素选择器,虽然DOM树种不存在这些伪元素节点,但他们拥有几何信息,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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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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中进行分层。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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再下一步就是绘制

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

光栅化的结果,就是一块一块的位图文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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最后一个阶段就是

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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完整过程

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什么是回流 reflow?

reflow 的本质就是重新计算layout 树。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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代码全部执行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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

也同样因为如此,当js获取布局树属性时,就可能造成无法获取到最新的布局信息。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

浏览器在反复权衡下,最终决定获取属性立即reflow。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

什么是重绘 repaint?

repaint 的本质就是重新根据分层信息计算了绘制指令。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

当改动了可见样式,就需要重新计算,会引发repaint。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

为什么 transform 的效率高?

因为 transform 既不会影响布局不也会影响绘制指令,它影响的只是渲染流程的最后一个 draw 阶段。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/gcs/39033.html

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