浏览器渲染原理

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什么渲染?

其实就是把html字符串渲染为像素信息,这其中的渲染是非常复杂的

渲染时间点

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渲染流水线

微信截图_20240701113521.png 1、解析HTML - Parse HTML

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PixPin_2024-07-01_17-12-23.png html解析过程中遇到css代码怎么办?
为了提高解析效率,浏览器会启动一个预解析器率先下载和解析,html的解析不会停止。

html解析过程中遇到js代码怎么办?
渲染主线程遇到js时必须暂停一切行为,等待下载执行完成后才能。预解析线程可以分担一点下载js的任务

2、样式计算 Recalculate Style

主线程会遍历得到的DOM树,依次为树种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,这步之后,会得到一颗带有样式的DOM树。

3、布局 Layout

DOM树和Layout树不一定是一一对应的,因为会有隐藏或新增的元素:dispaly:none :::before。内容必须在行盒中,行盒和块盒不能相邻,如一个内容在p元素中,而p是块盒,但是因为行盒和块盒不能相邻所以p标签和内容之间会有一个匿名行盒。

4、分层 Layer

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一个层改变后,仅会对该层进行后续的处理,从而提升效率。

5、绘制 Paint

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。

6、分块 Tiling

合成线程首先对每个图层进行分块,将其划为更多的小区域。它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。

7、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,并有限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

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位置,以及考虑旋转、缩放等变形。

面试题

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,每个阶段都有哦明确的输入输出,上一个阶段的输出会成为下一个阶段的输入,整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。

  • 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中的外部css和js文件。如果主线程解析到link位置,此时外部的css文件害没有下载解析好,主线程不会等待,继续解析后续的htnk。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,转为等待js文件下载完成,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树的生成必须暂停。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。
  • 渲染的下一步是样式计算。主线程会遍历得到的DOM树,依次为树种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,这步之后,会得到一颗带有样式的DOM树。
  • 接下来是布局,布局完成后会得到布局树。布局阶段会依次遍历DOM树的每个节点,计算每个节点的几何属性。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dispaly: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,但是它们有几何信息,所以会生成到布局树中。还有匿名行盒块盒等都会导致DOM树和布局树无法一一对应。
  • 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进行分层。分层的好处在于将来一个层改变后,仅会对该层进行后续的处理,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。
  • 再下一步是绘制。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。绘制完成后,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。
  • 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,并有限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。
  • 最后阶段是画。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位置,以及考虑旋转、缩放等变形。变形发生在合成线程,与渲染主线程无关,这是transform效率高得本质原因。合成线程会把 quad 提交给 GPU 进程,由 GPU 进程生产系统调用,提交给 GPU 硬件,完成最终得屏幕成像。

什么是reflow(重排)?

它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。浏览器反复权衡下,最终决定获取属性立即 reflow

什么是repaint(重绘)?

它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一定会引发repaint。