知识订正：浏览器是如何渲染页面的？

一.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。

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  整个渲染流程分为多个阶段，分别是： HTML 解析（Parse HTML）、样式计算（Computed Style）、布局（Layout）、分层（Layer）、绘制（Paint）、分块（Tiling）、光栅化（Raster）、画（Draw）。

  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.HTML 解析（Parse HTML）

  浏览器解析过程中遇到 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，会启动一个预解析的线程，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 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。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 CSS，如下图：

  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。如下图：

  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。

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2.样式计算（Computed Style）

  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，会得到一棵带有样式的 DOM 树。

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3.布局（Layout）

  布局阶段会依次遍历 DOM 树的每一个节点，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。这里各个元素的位置是相对于 包含块 的位置。
包含块：
  英语全称为containing block，就是元素的尺寸和位置，会受它的包含块所影响。对于一些属性，例如 width, height, padding, margin，绝对定位元素的偏移值（比如 position 被设置为 absolute 或 fixed），当我们对其赋予百分比值时，这些值的计算值，就是通过元素的包含块计算得来。
包含块分为三种：
  1.一种是根元素（HTML 元素）所在的包含块，被称之为初始包含块（initial containing block）。对于浏览器而言，初始包含块的的大小等于视口 viewport 的大小，基点在画布的原点（视口左上角）。它是作为元素绝对定位和固定定位的参照物。
  2.另外一种是对于非根元素，对于非根元素的包含块判定就有几种不同的情况了。大致可以分为如下几种：

• 如果元素的 positiion 是 relative 或 static ，那么包含块由离它最近的块容器（block container）的内容区域（content area）的边缘建立。
• 如果 position 属性是 fixed，那么包含块由视口建立。
• 如果元素使用了 absolute 定位，则包含块由它的最近的 position 的值不是 static （也就是值为fixed、absolute、relative 或 sticky）的祖先元素的内边距区的边缘组成。

  3.如果 position 属性是 absolute 或 fixed，包含块也可能是由满足以下条件的最近父级元素的内边距区的边缘组成的：

• transform 或 perspective 的值不是 none
• will-change 的值是 transform 或 perspective
• filter 的值不是 none 或 will-change 的值是 filter (只在 Firefox 下生效).
• contain 的值是 paint (例如: contain: paint;)

例子：

.container {
  width: 500px;
  height: 300px;
  background-color: skyblue;
  position: relative;
}
.item {
  width: 300px;
  height: 150px;
  border: 5px solid;
  margin-left: 100px;
}
.item2 {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: red;
  position: absolute;
  left: 10px;
  top: 10px;
}

其结果如下：

  其实原因也非常简单，根据上面的第三条规则，对于 div.item2 来讲，它的包含块应该是 div.container，而非 div.item。

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4.分层（Layer）

  主线程会使用一套复杂的策略对整个布局树中进行分层。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。

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。

  渲染主线程的⼯作到此为⽌，剩余步骤交给其他线程完成，如下图：

6.分块（Tiling）

  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。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。

7.光栅化（Raster）

  光栅化是将每个块变成位图，此过程会⽤到 GPU 加速，会开启多个线程来完成光栅化，并优先处理靠近视⼝的块。

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。

整一个渲染过程如下图：

二.面试题：

1.什么是 reflow（重排/回流） ？

答：
  reflow 的本质就是重新计算 layout 树，如元素位置，大小等改变。
  ⑴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。
  ⑵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。
  ⑶浏览器在反复权衡下，最终决定获取属性立即 reflow。

2.什么是 repaint（重绘） ？

答：
  repaint 的本质就是重新根据分层信息计算了绘制指令，如元素颜色，背景色等改变。
  ⑴当改动了可见样式后，就需要重新计算，会引发 repaint。
  ⑵由于元素的布局信息也属于可见样式，所以 reflow（重排/回流） 一定会引起 repaint（重绘）。

3.为什么 transform 的效率高？

答：
  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。