浏览器渲染原理

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1.解析HTML - Parse HTML

渲染的第一步是解析HTML

解析过程中遇到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,会启动一个预解析的线程,率先下载HTML中外部的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,继续解析后续的HTML。这是因为下载和解析CSS的工作是在与解析线程中进行的。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,才能继续解析HTML。这是因为JS代码的执行过程可能会修改当前的DOM树,所以DOM书的生成必须暂停。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。

2.样式计算 - Recaculate Style

目的:得到每一个节点元素 计算后 的样式

渲染的第二步是样式计算

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的最终样式,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。

这一步完成之后,就会得到一颗带有样式的DOM树。(Render树

3.布局 - Layout

第三步是布局,布局完成后会得到布局树

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。

4.分层 - Layer

第四步是分层

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,将来某一个层改变后,仅会改变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

5.绘制 - Paint

第五步是绘制

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。

它会从线程池中拿去多个线程来完成分块操作。

6.分块 - Tiling

第六步是分块

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来完成。

分块会将每个图层分为多个小的区域。

它会从线程池中拿去多个线程来完成分块工作。

7.光栅化 - Raster

第七步是光栅化

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。

8.画 - Draw

最后一步是画

合成线程拿到每个层、每个块的位图后,生成一个个“指引”(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,提交个GPU硬件,完成最终的成像。

为什么合成线程会先把quad提交给浏览器GPU进程,由GPU进程产生系统调用,而不是直接去调用显卡呢?

合成线程、渲染主线程都在渲染进程中,渲染进程是在沙盒中的,能够保障系统安全,必须通过浏览器的GPU进程进行中转。

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代码全部完成后再进行统一计算。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。

浏览器再反复权衡下,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效率高?

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。