浏览器渲染原理

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

渲染css树

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

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。

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。