浏览器渲染原理

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浏览器渲染原理

function render(html){
    // htmlStr => 像素
    return pixels
}

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(htmlStr)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。

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,上一个阶段的输出会成为下一个阶段的输入

渲染的第一步就是解析html

解析过程遇到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,会启动一个预解析线程,率先下载HTML 中的外部css 和外部js文件。

如果主线程解析到link为止,此时的外部css文件还没有下载解析好主线程不会等待,继续执行后续的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,这也是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(css属性值的计算过程)

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,如red=>rgb(255,0,0);相对单位会变成绝对单位,如em=>px

这一步完成后,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信息,例如节点的宽高、相对包含块的位置。

大部分的时候,dom树和布局树并非一一对应

比如display:none的节点没有任何几何信息,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。

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

在下一步是绘制

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有合成线程完成

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

它会从线程池中拿出多个线程来完成分块工作

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了

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

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1ayout。 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。 当改动了可见样实后,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 既不会影响布局也不会影响绘制指令,它影响的只是渲染流程的最后一个「draw」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。