Cirry's Blog

浏览器渲染原理

2024-04-25
技术
最后更新:2024-06-20
8分钟
1525字

浏览器如何渲染页面

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。

整个渲染流程分为多个阶段,分别是:html解析(parse html)、样式计算(style computed)、布局(layout)、分层(layer)、绘制(paint)、分块(tiling)、光栅化(raster)、绘画(draw),每个阶段的输出会成为下一个阶段的输入。

html解析

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js文件。

如果主线程遇到link,此时外部的css文件还没有下载好,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未知,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dom树

default

渲染css树

default

在document中可以获取到所有的样式表信息,如下我们可以随便在样式表增加一条规则来改变样式:

1
document.styleSheets[0].addRule('div', 'border: 2px solid red !important');

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。

布局

布局完成后会得到布局树。

布局阶段会依次遍历dom树中的每一个节点,计算每一个节点的几何信息。例如节点的宽高、相对包含块的未知。

大部分时候,dom树和布局树并非一一对应。

比如display

的节点没有几何信息,因此不会生成到布局树中;又比如使用了伪元素选择器,虽然dom中不存在这些伪元素,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、匿名块盒等等都会导致dom树盒布局树无法一一对应。

分层

主线程会使用一套负责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,从而提示效率。

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属性更大成都的影响分层效果。

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。

分块

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。

光栅化

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染成光栅化,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。

绘画

合成线程拿到每个层,每个块的位图后,生成一个一个【指引】信息。

指引会标识每个位图应该画到屏幕的哪个位置,以及旋转、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cpu硬件,完成最终的屏幕成像。

default

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代码全部执行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。最终决定获取数据立即reflow。

什么是repaint?

repaint 的本质就是重新根据分层信息计算绘制指令。

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于可见样式,所以reflow一定会引发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画指令,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。

同理,滚动条滚动也是draw阶段,所以主线程卡住也不会影响页面滚动。

本文标题:浏览器渲染原理
文章作者:Cirry
发布时间:2024-04-25
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