什么叫渲染

渲染指的是浏览器将HTML字符串转换成像素信息的过程。

渲染的时间点

当浏览器的网络线程接收到 HTML 文档后，会产生一个渲染任务，并将其添加到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并执行，开始渲染流程。

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，上一阶段的输出会成为下一阶段的输入。

解析HTML

浏览器在开始解析前，会启动一个预解析线程，率先下载 HTML 中的外部 CSS 和 JavaScript 文件。

如果主线程解析到 link 位置，此样式还没有下载解析好，渲染主线程不会等待，会继续解析后续的 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 JavaScript 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 JavaScript 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 JavaScript 会阻塞 HTML 解析的根本原因。

这一步完成后会得到 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。V8 引擎会将 DOM 包装成可供 JavaScript 调用的 DOM API。

样式计算

渲染主线程会遍历 DOM 树，依次为树中每个节点计算出它最终的样式，称之为 Computed Style。在这个过程中，DOM 树中的每个节点的每一个属性都会经历属性值的计算过程。很多预设值会变成绝对值。比如 red -> rgb(255,0,0)；相对单位会变成绝对单位，比如 em -> px。最终每一个 DOM 节点都会拥有一套完整的 CSS 样式。

属性值计算过程：

1. 确定声明：如果属性只有一个声明，那么直接应用该声明。
2. 层叠冲突：如果属性有多个声明，那么进入层叠冲突流程。这一流程分为比较源的重要性、比较优先级和比较次序(声明的先后顺序)三个步骤
3. 继承：如果属性没有声明且是可继承的属性，那么直接继承最近的父元素属性值。
4. 默认值：如果一个属性经历了上述三个流程，还无法确定其属性值，那么就使用默认值。

这一步完成后，会得到一棵带有样式的 DOM 树。JavaScript 可以通过 getComputedStyle 访问节点的最终样式。

布局

布局阶段会依次遍历 DOM 树的每一个节点，计算节点的几何信息（宽高、相对包含块的位置）、换行符，滚动条等。

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；又比如伪元素选择器，虽然 DOM 树中不存在这些伪元素节点，但它们有几何信息，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。

这一步完成后，会得到一棵 Layout 树。

分层

渲染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，将来某一层改变后，仅会对该层进行后续处理，从而提升效率。

影响分层的情况：

• transform: translateZ(0)
• animation 设置了动画的元素
• backface-visibility: hidden 指定当元素背面朝向观察者时是否可见
• will-change 属性值为opacity、transform、top、left、bottom 、right 时
• 文档根元素、video、canvas、iframe 等元素。
• 滚动条、堆叠上下文
• ...

绘制

渲染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如何画出来。

至此，一次渲染流程中，在渲染主线程的所有阶段已全部完成。余下阶段将在合成线程和GPU进程中进行。

分块

完成绘制后，渲染主线程会将每个图层的绘制信提交给合成线程，剩余工作将由合成线程完成。合成线程首先会对每个图层进行分块，将其划分为更多的小区域。他会从线程池中拿去多个线程来完成分块工作。分块完成后，合成线程会优先将视口附近的图块传入GPU进程进行光栅化。

光栅化

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完成光栅化。光栅化还处理图片解码，通过调用不同解码器解压缩图片。

这一步完成后，将会得到一块块的位图。

画

合成线程拿到每个层、每个块的位图后，生成一个个指引信息。指引信息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。合成线程会把指引提交给 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。