浏览器是如何渲染页面的?

浏览器是如何渲染页面的?

  • 1. 解析 HTML
  • 2. 样式计算 Computed Style
  • 3. 布局 Layout
  • 4. 分层 Layer
  • 5. 绘制 Paint
  • 6. 分块 Tiling
  • 7. 光栅化 Raster
  • 8. 画 draw
  • 完整过程
  • 面试题
    • 什么是 reflow(回流/重排)?
    • 什么是 repaint (重绘)?
    • 为什么 transform 的效率高 ?

将一段html字符串 —>像素信息,这个转换的过程(经过一系列复杂的工序、精密的、环环相扣的配合,最终计算出每个像素点的信息)称为渲染。

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。
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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
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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。
这样,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

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,会开启一个预解析线程,率先下载 HTML 中的外部 CSS 文件和外部的 JS 文件。
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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,才能进行解析 HTML。这是因为 JS 代码的执行过程可能会修改当前 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。
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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 Computed Style

渲染的下一步是样式计算

主线程会遍历得到的DOM树,依次为树中的每个节点计算出它的最终的样式,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

这一步完成后,会得到一颗带有样式的 DOM 树

3. 布局 Layout

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,所以不会生成到布局树中。还有匿名行盒、匿名块盒等等都是会导致 DOM 树和布局树无法一一对应。

4. 分层 Layer

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。

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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、z-index 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。(will-change是希望某部分单独形成一层时使用)

5. 绘制 Paint

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。

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
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合成线程 是在 渲染进程 中的

6. 分块 Tiling

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同时来完成分块工作。
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7. 光栅化 Raster

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。
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光栅化的结果,就是将每个块变成位图
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8. 画 draw

最后一个阶段就是
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。
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完整过程

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面试题

什么是 reflow(回流/重排)?

reflow 的本质就是重新计算 layout 树

当进行了会影响局部树的操作后,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。

浏览器在反复权衡下,最终决定获取属性立即 reflow。

什么是 repaint (重绘)?

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性可见样式,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画【draw】阶段

由于 画 【draw】 阶段在合成线程中,所以 transform 的变化几乎不会影响主线程。 反之,渲染主线程无论如何忙碌,也不会影响 transform 的变化。

例如: 页面的滚动条,是改变视口内容,即便页面渲染主线程卡死也不影响滚动条滚动,因为 transfrom 不是在主线程上的,不会受到影响。

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