浏览器的渲染原理
浏览器是如何渲染页面的?
当浏览器收到了html文档后,会产生一个渲染任务,并将其递给渲染主线程的消息队列。再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:HTML解析,样式计算,布局,分层,绘制,分块,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。
这样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。为了提高解析效率,浏览器就在开始解析前,会启动一个解析的线程,率先下载HTML中的外部CSS文件和外部的JS文件。
如果主线程解析到了link位置,此时外部的CSS文件还没下载解析好,主线程不会等待,继续解析后续HTML。这是因为下载和CSS的工作是在预解析线程中进行的。这就是CSS不会阻塞HTML的根本原因。
如果主线程解析到了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,所有DOM树的生成必须暂停。这就是JS会阻塞HTML解析的根本原因。
(注意:
- DOM解析和CSS解析是两个并行的进程,所以这也解释了为什么CSS加载不会阻塞DOM的解析。
- 然而,由于Render Tree是依赖于DOM Tree和CSSOM Tree的,所以他必须等待到CSSOM Tree构建完成,也就是CSS资源加载完成(或者CSS资源加载失败)后,才能开始渲染。因此,CSS加载是会阻塞Dom的渲染的。
- 由于js可能会操作之前的Dom节点和css样式,因此浏览器会维持html中css和js的顺序。因此,样式表会在后面的js执行前先加载执行完毕。所以css会阻塞后面js的执行。
补充)
- 由于js可能会操作之前的Dom节点和css样式,因此浏览器会维持html中css和js的顺序。因此,样式表会在后面的js执行前先加载执行完毕。所以css会阻塞后面js的执行。
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。
第二步 样式计算
主线程会遍历得到DOM树,依次为树中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都会变成绝对值,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。
第三步是布局
布局阶段会遍历DOM树每个节点,计算每个节点的几何信息。列如节点的宽高,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,因此不会生成布局树,还有伪元素选择器,虽然DOM树中不存在这些伪元素节点,但它们拥有几何信息,所以会生成刀布局树中。
(注意:
- 内容必须在行盒中
- 行盒和块盒不能相邻
a
bc
- 行盒和块盒不能相邻
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。
比如:滚动条,transform,opacity等样式或多或少的影响分层结构,可以通过will-change属性更大程度的影响分层结果。
(注意:分层不能乱用,如果某个区域变化很多,出现了渲染问题才会需要分层)
第五步是绘制
主线程会为每一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。
第六步分块
完成绘制后,主线程将每个图层的绘制信息提交给合成流程,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。
它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。
第七步光栅化
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。
最后一步 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。
之心会标识初每个位图应该画到屏幕的哪个位置,以及考虑刀旋转缩放等变形。
变形发生在合成线程,与渲染主线程无关,这既是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,完成最终屏幕的呈现。