浏览器渲染原理

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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、样式计算、布局、分层、绘制、分块、光栅化、画,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,整个渲染过程就形成了一套组织严密的生产流水线。


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渲染第一步:解析HTML
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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文件还没有预先下载解析好,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,就会停止解析,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

渲染第二步: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

渲染第三步:布局计算

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、匿名块盒等等都会导致DOM树和布局树无法一一对应

渲染第四步: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、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结果

渲染第五步:绘制
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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。
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

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渲染第六步:光栅化
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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

渲染第六步:画
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合成线程拿到每个层、每个块的位图后,生成指引(quad)信息
指引会标识出每个位图应该画到屏幕的位置,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

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