浏览器是如何渲染页面的?

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渲染页面:浏览器的工作原理

页面内容快速加载和流畅的交互是用户希望得到的Web体验,因此,开发者应力争实现这两个目标。 了解如何提升性能和感知性能,有助于了解浏览器的工作原理。

概述

快速响应的网站提供更好的用户体验。用户期待内容快速加载和交互流畅的Web体验

等待资源加载时间和大部分情况下的浏览器单线程执行是影响Web性能的两大主要原因。

等待时间是需要去克服来让浏览器快速加载资源的主要威胁. 为了实现快速加载,开发者的目标就是尽可能快的发送请求的信息,至少看起来相当快。网络等待时间是在链路上传送二进制到电脑端所消耗的链路传输时间。 Web性能优化需要做的就是尽可能快的使页面加载完成。

大部分情况下,浏览器是单线程执行的。为了有流畅的交互 ,开发者的目标是确保网站从流畅的页面滚动到点击响应的交互性能。渲染时间是关键要素,确保主线程可以完成所有给它的任务并且仍然一直可以处理用户的交互。通过了解浏览器单线程的本质与最小化主线程的责任可以优化Web性能,来确保渲染的流畅和交互响应的及时。

构建DOM树

第一步是处理HTML标记并构造DOM树。HTML解析涉及到 tokenization 和树的构造。HTML标记包括开始和结束标记,以及属性名和值。 如果文档格式良好,则解析它会简单而快速。解析器将标记化的输入解析到文档中,构建文档树。

DOM树描述了文档的内容。元素是第一个标签也是文档树的根节点。树反映了不同标记之间的关系和层次结构。嵌套在其他标记中的标记是子节点。DOM节点的数量越多,构建DOM树所需的时间就越长。

image.png 当解析器发现非阻塞资源,例如一张图片,浏览器会请求这些资源并且继续解析。当遇到一个CSS文件时,解析也可以继续进行,但是对于

预加载扫描器

浏览器构建DOM树时,这个过程占用了主线程。当这种情况发生时,预加载扫描仪将解析可用的内容并请求高优先级资源,如CSS、JavaScript和web字体。多亏了预加载扫描器,我们不必等到解析器找到对外部资源的引用来请求它。它将在后台检索资源,以便在主HTML解析器到达请求的资源时,它们可能已经在运行,或者已经被下载。预加载扫描仪提供的优化减少了阻塞。

构建CSSOM树

第二步是处理CSS并构建CSSOM树。CSS对象模型和DOM是相似的。DOM和CSSOM是两棵树. 它们是独立的数据结构。浏览器将CSS规则转换为可以理解和使用的样式映射。浏览器遍历CSS中的每个规则集,根据CSS选择器创建具有父、子和兄弟关系的节点树。

与HTML一样,浏览器需要将接收到的CSS规则转换为可以使用的内容。因此,它重复了HTML到对象的过程,但对于CSS。

CSSOM树包括来自用户代理样式表的样式。浏览器从适用于节点的最通用规则开始,并通过应用更具体的规则递归地优化计算的样式。换句话说,它级联属性值。

构建CSSOM非常非常快,并且在当前的开发工具中没有以独特的颜色显示。相反,开发人员工具中的“重新计算样式”显示解析CSS、构造CSSOM树和递归计算计算样式所需的总时间。在web性能优化方面,它是可轻易实现的,因为创建CSSOM的总时间通常小于一次DNS查找所需的时间。

JavaScript 编译

当CSS被解析并创建CSSOM时,其他资源,包括JavaScript文件正在下载(多亏了preload scanner)。JavaScript被解释、编译、解析和执行。脚本被解析为抽象语法树。一些浏览器引擎使用”Abstract Syntax Tree“并将其传递到解释器中,输出在主线程上执行的字节码。这就是所谓的JavaScript编译。

构建辅助功能树 浏览器还构建辅助设备用于分析和解释内容的辅助功能(accessibility )树。可访问性对象模型(AOM)类似于DOM的语义版本。当DOM更新时,浏览器会更新辅助功能树。辅助技术本身无法修改可访问性树。

在构建AOM之前,屏幕阅读器(screen readers)无法访问内容。

渲染

渲染步骤包括样式、布局、绘制,在某些情况下还包括合成。在解析步骤中创建的CSSOM树和DOM树组合成一个Render树,然后用于计算每个可见元素的布局,然后将其绘制到屏幕上。在某些情况下,可以将内容提升到它们自己的层并进行合成,通过在GPU而不是CPU上绘制屏幕的一部分来提高性能,从而释放主线程。