浏览器的渲染原理

26 阅读5分钟

1. 什么是渲染

渲染就是把HTML字符串转换成屏幕上的像素信息

2. 渲染的时间点

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阶段的输入,这样一来, 整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。  

1.     解析HTML

解析的过程中遇到css解析css, 遇到js解析js, 为了解析效率, 浏览器在开始解析之前, 会启动一个预解析线程,率先下载HTML中的外部css文件和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。  

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成后, 才继续解析后续的html。这是因为执行过程中可能修改当前的dom树,所以dom树的生成必须暂停,这就是js阻塞html解析的根本原因。  

第一步完成后, 会得到dom树和cssom树, 浏览器中的默认样式,外部样式,内部样式,行内样式都包含在cssom树中

  渲染的下一步就是样式计算

主线程会遍历所有的dom树,依次为树中的每个节点计算出它的最终样式, 称之为computed Style,

在这一过程中, 很多预设值都会变为绝对值, 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

这一步完成后会得到一颗带有样式的dom树

 

接下来就是布局, 布局完成后会得到布局树。

布局阶段为依次遍历dom树的每一个节点。计算出他们的几何信息, 例如节点的宽高,相对包含快的位置

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中, 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,但是他们拥有几何信息, 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

(内容必须在行盒中, 行盒和块盒不能相邻)

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

分层的好处在于, 将来某个层改变后, 仅会对该层进行后续处理, 从而提高效率

 

滚动条, 堆叠上下文, transform, opacity等样式都会或多或少的影响分层, 也可已通过will-change属性更大程度的影响分层结果

 

在下一步就是绘制

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

 

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, 剩余工作将交给合成线程。

合成线程首先会对每个图层进行分块, 将其划分更多的小区域。

他会从线程池中拿取多个线程来完成工作。

 

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,

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

光栅化的结果就是一块一块的位图

  最后一个阶段就是画,

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那个位置, 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,

 

什么是reflow

Reflow的本质就是重新计算layout树

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

  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代码全部完成后在进行统一的计算。所以改动属性造成的reflow是异步完成的

  也同样因为如此, 当js获取布局属性时,就可能造成无法获取到最新的布局信息,

浏览器在反复权衡下,最终决定获取属性立即reflow

   什么是repaint

Repaint的本质就是重新根据分层信息计算了绘制指令。

当改动了可见样式后,就需要重新计算, 会引发repaint

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

  

为什么transform的效率高

  因为transform既不会影响布局信息也不会影响绘制指令,它影响的只是渲染流程的最后一个阶段,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