浏览器的渲染原理

以下内容来源于渡一前端大师课,仅作个人学习记录。
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,浏览器在开始解析之前,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。

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

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。

大部分的时候,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、匿名块盒子等等都会导致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、opaacity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。


再下一步是绘制

主线程会为每个层单独产生绘制指令,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。

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。

他会从线程池中拿取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,生产一个个【指引(quad)】信息

指引会表示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。


来,总结一下:解析HTML,生产dom树和cssom树。

计算样式,让每个dom里边得到最终的样式。

布局,计算出每一个dom节点的几何信息。

然后是分层,这是为了提高后续的渲染效率,他把页面根据一套策略分成几个图层,每个图层可以单独绘制

下一步,产生绘制指令,先画啥再画啥,把这些指令呢,交给合成线程的分块,分块完成之后变成很多个小块,然后对每个小块进行光栅化,优先光栅化靠近屏幕的小块,最后呢,把那些靠近屏幕的小块发送到GPU画出来 ,整个过程就完成了


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。

浏览器再反复权衡下,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。

当改动了可见样式表后,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,他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。

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