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浏览器渲染机制的原理和过程

时间:2023-05-10 12:22:03

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浏览器渲染机制的原理和过程

上一篇文章对浏览器Event Loop机制中Tsak以及MicroTask执行过程讲述中,对一个Event Loop结束后更新渲染(Update the rendering)的过程并没有说明,所以单独写一篇文章来讲解浏览器渲染布局

webkit渲染引擎流程

关键渲染路径

关键渲染路径是指浏览器从最初接收请求来的HTML、CSS、javascript等资源,然后解析、构建树、渲染布局、绘制,最后呈现给客户能看到的界面这整个过程

浏览器请求、加载、渲染一个页面的耗时任务主要有:

①DNS 解析查询

②TCP/IP 连接

③HTTP 请求和响应

④服务器响应

⑤客户端渲染

客户端渲染也就是我们说的浏览器渲染,主要包括以下几步:

①解析HTML生成DOM树

②解析CSS生成CSSOM规则树

③将DOM树与CSSOM规则树合并在一起生成渲染树

④遍历渲染树开始布局,计算每个节点的位置大小信息

⑤将渲染树每个节点绘制到屏幕

注:上面步骤不一定是一次性顺序完成。如果 DOM 或 CSSOM 被修改,以上过程需要重复执行,这样才能计算出哪些像素需要在屏幕上进行重新渲染。

构建DOM树

当浏览器接收到服务器响应来的HTML文档后,会遍历文档节点,HTML Parser将HTML标记解析成DOM Tree

但DOM树的生成过程中可能会被CSS和JS的加载执行阻塞,后面讲解

例1:

<html><head><title>Web page parsing</title></head><body><div><h1>Web page parsing</h1><p>This is an example Web page.</p></div></body></html>

经过解析之后的DOM Tree差不多就是:

构建CSSOM规则树

CSS Parse将每个CSS文件都被解析成一个StyleSheet对象,每个对象都包含Style Rules,Style Rules也叫CSSOM(CSS Object Model)。

例2:

阻塞渲染

当HTML解析器(HTML Parser)遇到script标记阻塞时,解析器虽然会停止构建 DOM,但仍会执行JavaScript脚本的资源直至脚本执行完再开始构建DOM;如果JavaScript脚本还操作了CSS,而正好这个CSSOM还没有下载和构建,这时就存在阻塞的资源,浏览器会延迟JavaScript脚本执行,直至完成其CSSOM的下载和构建再执行。

①遵循下面两个原则

CSS 优先:引入顺序上,CSS 资源先于 JavaScript 资源

JavaScript 置后:我们通常把JS代码放到页面底部,且JavaScript 应尽量少影响 DOM 的构建

②使用媒体类型(media type)和媒体查询(media query)

<link href="vue.css" rel="stylesheet" media="print"> //设置了媒体类型,会加载但不会阻塞<link href="vue.css" rel="stylesheet" media="(min-width: 30em) and (orientation: landscape)">//提供了媒体查询,会在符合条件时阻塞渲染

③使用defer或者async(这2个属性只对设置了scr属性的外部脚本有效,对内联脚本(没有设置src属性的script)无效)

关于JavaScript的加载执行顺序

<script src="vue.js" defer></script> //defer的script将会并发异步的去下载对应的外部脚本文件(可能从本地缓存中获取)vue.js下载完成后不会马上执行,要等到HTML解析完成后,按脚本出现的顺序依次执行,这个过程中多个脚本之间是顺序执行(即延迟执行引入的js脚本)<script src="vue.js" async></script> //async的script将会并发异步的去下载对应的外部脚本文件(可能从本地缓存中获取),vue.js下载完成后,渲染引擎中断渲染,执行这个脚本以后,再继续渲染,这个过程中多个脚本按下载完成的时间的先后顺序依次执行

构建渲染树

Render Tree的构建其实就是DOM Tree和CSSOM Attach的过程(每个 DOM 节点都有一个“attach”方法)

样式计算:

样式计算是个很复杂的问题。DOM中的每个节点可以对应样式表中的多个元素,样式表包括了所有样式:浏览器默认样式表,自定义样式表,inline样式元素,HTML可视化属性如:width=100

注:display等于none的不会被显示在渲染树里,但是visibility等于hidden的元素是会显示在渲染树里的

渲染树布局(Layout)

创建渲染树后,下一步就是布局(Layout),或者叫回流(reflow),这个过程就是通过渲染树中渲染对象的信息,计算出每一个渲染对象的位置和尺寸,将其安置在浏览器窗口的正确位置,而有些时候我们会在文档布局完成后对DOM进行修改,这时候可能需要重新进行布局,也可称其为回流,本质上还是一个布局的过程,每一个渲染对象都有一个布局或者回流方法,实现其布局或回流。

渲染树绘制(Painting)

在绘制阶段,系统会遍历渲染树,并调用渲染器的“paint”方法,将渲染器的内容显示在屏幕上。绘制工作是使用用户界面基础组件完成的。

reflow和repaint:

repaint:屏幕的一部分重画,不影响整体布局,比如某个CSS的背景色变了,但元素的几何尺寸和位置不变

常见引起重绘(repaint)属性和方法:

reflow:元件的几何尺寸变了,我们需要重新验证并计算Render Tree,是Render Tree的一部分或全部发生了变化。这就是reflow(Layout),reflow 会从这个root frame开始递归往下,依次计算所有的结点几何尺寸和位置,在reflow过程中,可能会增加一些frame。

常见引起回流(reflow)属性和方法:

注:display:none会触发reflow,visibility: hidden只会触发replaint;reflow的成本比replaint的成本高得多的多。DOM Tree里的每个结点都会有reflow方法,一个结点的reflow很有可能导致子结点,甚至父点以及同级结点的reflow。

$('body').css('color', 'red'); // repaint$('body').css('margin', '2px'); // reflow, repaintvar bstyle = document.body.style; // cachebstyle.padding = "20px"; // reflow, repaintbstyle.border = "10px solid red"; // 再一次的 reflow 和 repaintbstyle.color = "blue"; // repaintbstyle.backgroundColor = "#fad"; // repaintbstyle.fontSize = "2em"; // reflow, repaintdocument.body.appendChild(document.createTextNode('dude!'));// new DOM element - reflow, repaint

!!!浏览器不会像上面那样,每改一次样式,它就reflow或repaint一次。一般来说,浏览器会把这样的操作积攒一批,然后做一次reflow,这又叫异步reflow或增量异步reflow。但是有些情况浏览器是不会这么做的,比如:resize(调整)窗口,改变了页面默认的字体等这些操作,浏览器会马上进行reflow。

总结

浏览器渲染是个很繁琐的过程,其中每一步都有对应的算法,我也不是很懂;但是了解浏览器渲染机制的原理和过程,可以优化css样式来提升浏览器渲染时的一些性能问题

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