浏览器渲染机制

首先,我们应该知道,浏览器会解析三个东西:

  1. 一个是HTML/SVG/XHTML,事实上,Webkit有三个C++的类对应这三类文档。解析这三种文件会产生一个DOM Tree。
  2. CSS,解析CSS会产生CSS规则树。
  3. Javascript,脚本,主要是通过DOM API和CSSOM API来操作DOM Tree和CSS Rule Tree。

然后解析完成之后,浏览器引擎会通过DOM Tree 和 CSS Rule Tree 来构造 Rendering Tree。注意:

  1. Rendering Tree 渲染树并不等同于DOM树,因为一些像Header或display:none的东西就没必要放在渲染树中了。
    CSS 的 Rule Tree主要是为了完成匹配并把CSS Rule附加上Rendering Tree上的每个Element。也就是DOM结点。也就是所谓的Frame。
  2. 然后,计算每个Frame(也就是每个Element)的位置,这又叫layout和reflow过程。
    最后通过调用操作系统Native GUI的API绘制。

解析过程就是下面这个样子~

浏览器渲染.png

解析完成之后开始渲染~

流程大概是这样子的:

  1. 计算CSS样式
  2. 构建Render Tree
  3. Layout – 定位坐标和大小,是否换行,各种position, overflow, z-index属性 ……
  4. 正式开画

image.png

(这是借用酷壳的图片,具体出处:http://coolshell.cn/articles/9666.html

上图流程中有很多连接线,这表示了Javascript动态修改了DOM属性或是CSS属会导致重新Layout,有些改变不会,就是那些指到天上的箭头,比如,修改后的CSS rule没有被匹配到,等。
有一个概念要讲一下:

一个是Reflow,另一个是Repaint

  1. Repaint——屏幕的一部分要重画,比如某个CSS的背景色变了。但是元素的几何尺寸没有变。
  2. Reflow——意味着元件的几何尺寸变了,我们需要重新验证并计算Render Tree。是Render Tree的一部分或全部发生了变化。这就是Reflow,或是Layout。(HTML使用的是flow based layout,也就是流式布局,所以,如果某元件的几何尺寸发生了变化,需要重新布局,也就叫reflow)reflow 会从<html>这个root frame开始递归往下,依次计算所有的结点几何尺寸和位置,在reflow过程中,可能会增加一些frame,比如一个文本字符串必需被包装起来。

Reflow的成本比Repaint的成本高得多的多。DOM Tree里的每个结点都会有reflow方法,一个结点的reflow很有可能导致子结点,甚至父点以及同级结点的reflow。在一些高性能的电脑上也许还没什么,但是如果reflow发生在手机上,那么这个过程是非常痛苦和耗电的。
所以,下面这些动作有很大可能会是成本比较高的。

  1. 当你增加、删除、修改DOM结点时,会导致Reflow或Repaint
  2. 当你移动DOM的位置,或是搞个动画的时候。
  3. 当你修改CSS样式的时候。
  4. 当你Resize窗口的时候(移动端没有这个问题),或是滚动的时候。
  5. 当你修改网页的默认字体时。
  • 注:display:none会触发reflow,而visibility:hidden只会触发repaint,因为没有发现位置变化。

多说两句关于滚屏的事,通常来说,如果在滚屏的时候,我们的页面上的所有的像素都会跟着滚动,那么性能上没什么问题,因为我们的显卡对于这种把全屏像素往上往下移的算法是很快。但是如果你有一个fixed的背景图,或是有些Element不跟着滚动,有些Elment是动画,那么这个滚动的动作对于浏览器来说会是相当相当痛苦的一个过程。你可以看到很多这样的网页在滚动的时候性能有多差。因为滚屏也有可能会造成reflow。

基本上来说,reflow有如下的几个原因:

  1. Initial。网页初始化的时候。
  2. Incremental。一些Javascript在操作DOM Tree时。
  3. Resize。其些元件的尺寸变了。
  4. StyleChange。如果CSS的属性发生变化了。
  5. Dirty。几个Incremental的reflow发生在同一个frame的子树上。
var bstyle = document.body.style; // cache
 
bstyle.padding = "20px"; // reflow, repaint
bstyle.border = "10px solid red"; //  再一次的 reflow 和 repaint
 
bstyle.color = "#ededed"; // repaint
bstyle.backgroundColor = "#fad"; // repaint
 
bstyle.fontSize = "2em"; // reflow, repaint
 
// new DOM element - reflow, repaint
document.body.appendChild(document.createTextNode('dude!'));

当然,我们的浏览器是聪明的,它不会像上面那样,你每改一次样式,它就reflow或repaint一次。一般来说,浏览器会把这样的操作积攒一批,然后做一次reflow,这又叫异步reflow或增量异步reflow。但是有些情况浏览器是不会这么做的,比如:resize窗口,改变了页面默认的字体,等。对于这些操作,浏览器会马上进行reflow。

减少reflow/repaint

  1. 不要一条一条地修改DOM的样式。与其这样,建议定义好css的class,然后修改DOM的className。
  2. 把DOM离线后修改
  3. 不要把DOM结点的属性值放在一个循环里当成循环里的变量。不然这会导致大量地读写这个结点的属性。
  4. 尽可能的修改层级比较低的DOM。当然,改变层级比较底的DOM有可能会造成大面积的reflow,但是也可能影响范围很小。
  5. 为动画的HTML元件使用fixed或absoult的position,那么修改他们的CSS是不会reflow的。
  6. 不要使用table布局。因为可能很小的一个小改动会造成整个table的重新布局。

参考:浏览器的渲染原理简介

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