浏览器渲染原理及性能优化

大家好，我是前端岚枫，两个多月没更新博客了，这段时间在忙着找工作，入职新公司，各项都有序的进行着，过年的一年算是很特殊的一年，经历7.20暴雨，8月疫情在家办公一个月，及后面的疫情，12月开始原公司长期放假，这些种种，真是一言难尽，但是进入2022年有个好的开始，1月入职新公司，年会抽奖中奖，紧接着没有被疫情留在郑州，顺利回家过年。新的一年开始，我的技术博文更新也会持续更新。今天主要跟大家分享我整理的浏览器渲染原理及性能优化：性能优化是我们工作中常遇到一些问题， 也是面试官经常提问的问题，希望下面文章对大家有所帮助。

一、进程与线程

• 进程是操作系统资源分配的基本单位，进程中包含线程
• 线程是由进程所管理的，为了提升浏览器的稳定性和安全性，浏览器采用了多进程模型

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• 浏览器进程：负责界面显示、用户交互、子进程管理、提供存储等
• 渲染进程： 每个页面都有单独的渲染进程，核心用于渲染页面
• 网络进程：主要处理网络资源加载（html、css、js 等）
• GPU进程：3d绘制，提高性能
• 插件进程：chrome中安装的一些插件

二、从输入URL到浏览器显示页面发生了什么

用户输入的关键字还是URL？如果是关键字则使用默认搜索引擎生成URL

1. 用户输入url地址（关键字 会将关键字根据默认引擎生成地址）会开始导航，浏览器进程里面做
2. 浏览器进程 ：会准备一个渲染进程用户渲染页面
3. 网络进程加载资源，最终将加载的资源交给渲染进程来处理
4. 渲染完毕显示 ipc

网络七层模型

• 先去查找缓存，检测缓存是否过期，直接返回缓存中的内容
• 看域名是否被解析，DNS协议，将域名解析成ip地址（DNS基于UDP）ip+端口号 host
• 请求是https SSL协商
• ip地址来进行寻地址，排队等待，最多能发送6个http请求
• tcp 创建链接，用于传输（三次握手）
• 利用tcp传输数据（拆分成数据包 有序）可靠、有序，服务器按照顺序来接受
• http 请求（请求行 请求头 请求体）
• 默认不会断开keep-alive, 为了下次传输数据时候可以复用上次的创建的链接
• 服务器收到数据后（响应行 响应头 响应体）
• 服务器返回301 302 会进行重定向操作
• 服务器返回304 去查询浏览器缓存进行返回

http 0.9 负责传输html 最早的时候没有请求头和响应头
http 1.0 提供了 http的header 根据header 的不同来处理不同的资源
http 1.1 默认开启了keep-alive 链接复用 管线化 服务器处理多个请求（队头阻塞问题）
http 2.0 用同一个tcp链接来发送数据 一个域名一个tcp（多路复用）头部压缩 服务器可以推送数据给服务端
http3.0 解决了tcp的队头阻塞问题 QUIC协议 采用了udp

渲染流程

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1. 浏览器无法直接使用HTML,需要将HTML转化成DOM树。（document）
2. 浏览器无法解析纯文本的css样式，需要对css进行解析成styleSheets.(document.styleSheets)
3. 计算出DOM树中的每个节点的具体样式
4. 创建渲染（布局）树，将DOM树中可见节点,添加到布局树中，并计算节点渲染到页面的坐标位置，（layout）
5. 通过布局树，进行分层（根据定位属性，transform属性，clip属性等）生产图层树
6. 将不同图层进行绘制，转交给合成线程处理，最终生产页面，并显示到浏览器上（Painting Display）

查看layer并对图层进行绘制的列表

• css 不会阻塞html解析， 先解析html，再解析css, 样式
• css 放到底部，可能会导致重绘效果， 当html 渲染时候，会先扫描js 和css 渲染从上到下，边解析边渲染
• 渲染DOM时，要等待样式加载完毕
• js会阻塞html解析，阻止DOM渲染 需要暂停DOM解析去执行js ，js可能会操作样式，所以需要等待样式加载完成

所以js 一般放页面底部，css 放头部

总结：DOM 如何生成

• 在解析前会先执行预解析操作，会预先加载js、css等文件
• 字节流 =》分词器 =》Token =》根据token 生成节点 =》插入到DOM 树中
• 遇到js 执行过程中遇到script 标签，HTMLParse会停止解析，（下载）执行对应的脚本
• 在js 执行前，需要等待当前脚本之上的所有css 加载解析完毕（js是依赖css的加载）#

三、Perfomance API

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// js
window.addEventListener('DOMContentLoaded', function(){
    let s = 0;
  for(let i = 0; i< 10000000; i++){
    s+=i;
  }
  setTimeout(()=>{
    document.body.appendChild(document.createtextNode('hello'))
  },1000)
})
setTimeout(()=>{
    const {
    fetchStart, //开始访问
    requestStart, //请求的开始
    responseStart, //响应的开始
    responseEnd, //响应的结束
    domInteractive, // dom 可交互的时间点
    domContentLoadedEventEnd, //dom加载完毕
    loadEventStart //所有资源加载完毕
  } = performance.timing;
  
  let TTFB = responseStart - requestStart; //首字节返回的事件 服务器处理能力
    let TTI = domInteractive - fetchStart; //整个的一个可交互的时间
  let DCL= domContentLoadedEventEnd - fetchStart; //DOM整个加载完毕
  console.log(TTFB, TTI, DCL) //如图一
  const paint = performance.getEnteriesByType('paint')
  console.log(paint[0].startTime); //FP

}, 3000)

//递归看load 的时间不能为0 mutationObserver
new PerformanceObserver((entryList)=>{
    console.log(entryList.getEntries)
}).observe({entryTypes:['element']})

图一

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图二

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四、网络优化策略

1. 减少HTTP请求数，合并js、css，合理内嵌js、css
2. 合理设置服务器端缓存，提高服务器处理速度。（强制缓存、协商缓存）
3. 避免重定向，重定向会降低响应速度（301，302）
4. 使用dns-prefetch,进行DNS预解析
5. 采用域名分片技术，讲资源放到不同的域名下，同一个域名最多处理6个TCP链接问题
6. 采用CDN加速加快访问速度。（指派最近、高度可用）
7. gzip压缩优化，对传输资源进行体积压缩（html,css,js）

Content-Encoding:gzip

8. 加载数据优先级：preload(预先请求当前页面需要的资源) prefetch（将来页面中使用的资源），将数据缓存到HTTP缓存中

五、关键渲染路径

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• 重排（回流）Reflow：添加元素、删除元素、修改大小、移动元素位置、获取位置等相关信息都会引起重排。
• 重绘 Repaint: 页面中元素样式的改变并不影响它在文档中的位置。

1.强制同步布局问题

JavaScript强制将计算样式和布局操作提前到当前任务中