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。
整个前端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(Parse Html)
解析HTML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,会生成一个预解析的线程,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,持续执行后续的HTML,因为下载和解析CSS的工作是在预解析线程中进行的,所以CSS不会阻塞HTML解析的原因(但是CSS 文件肯定会阻塞浏览器的渲染,所以这就是为什么引入css文件放在头部)
如果主线程解析到script位置,会停止解析HTML,等待JS文件下载好,并将全局代码解析完成后,才会继续解析HTML,因为JS代码执行过程可能会修改当前DOM树,所以DOM树的生产要暂停,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(比如HTML里面的meta为什么不展示,为什么p标签单独占一行,在chrome源码里面,浏览器内部做了处理)。
样式计算 (Style)
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 然后会得到带有样式的 DOM 树。
在chrome浏览器里面通过 document.styleSheets 可以查看到生产的样式
布局 (Layout)
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。
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 树和布局树无法一一对应。
分层 (Layer)
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。
这个效果可以通过Chrome浏览器设置旁边有三个点里面有一个
More Tools里面Layers 然后选中了可以加到Chrome浏览器控制台的tabs上
绘制 (Paint)
因为上一步浏览器已经分层完成,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。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。
分块 (Tiling)
网页的缓存通常都不是一大块,而是划分成一格一格的小块,通常为 256×256 或者 512×512 大小,这种渲染方式称为分块渲染(Tile Rendering),分块渲染是依靠 GPU 加速渲染的。
光栅化 (Raster)
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,因为浏览器默认让面向用户的先执行。
光栅化的结果,就是一块一块的位图。
画 (Draw)
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。