浏览器渲染过程

解析HTML

当浏览器向服务器发出请求获得页面时,服务器用二进制流返回一个HTML,响应头Content-Type=text/html; charset=UTF-8
如果不带这个请求头,浏览器会直接展示HTML文本,将如下代码显示在页面中

<!DOCTYPE HTML>
<html>
    <head>
        <title>Rendering Test</title>
        <link rel="stylesheet" href="./style.css"/>
    </head>
    <body>
        <div class="container">
          <h1>Hello World!</h1>
          <p>This is a sample paragraph.</p>
        </div>
        <script src="./main.js"></script>
    </body>
</html>

构建DOM树

浏览器获得html后,开始解读这个代码,它为每一个html标签创建Javascript Node。不过每一个标签都有不同的属性,所以它们的Class也不一样,比如div使用HTMLDivElement创建

var divEle = document.querySelector('div.container');
divEle instanceof HTMLDivElement // true
divEle instanceof Node // true

Chrome提供DOMParserAPI用来构建DOM树

const dom = new DOMParser();
dom.parseFromString('<div><h1>123</h1></div>', 'text/html'); // #document
DOM (Document Object Model)

以一个h标签为例,它的原型链大概是这个样子:

h1 -> HTMLHeadingElement -> HTMLElement -> Element -> Node -> EventTarget -> Object

Javascript 本身不理解什么是DOM,DOM是浏览器提供的web api,用来渲染页面并且暴露给开发者用来操作DOM。
最终相互嵌套的html标签被解读成DOM树。

构建CSSOM树

CSSOM (CSS Object Model),构建好DOM树之后,浏览器从各处加载CSS资源(内置,外部,user-agent,内联),然后构建CSSOM树,CSSOM树的结构大致与DOM树一致,但它不包含不会打印在页面上的标签。

构建Render树

渲染树是DOM树和CSSOM树的组合,它会排除掉那些不占地方的元素,比如display:none 和 长宽都为0的元素。

Layout & Paint

现在浏览器构建好了渲染树,它就开始在页面上绘制这些元素了。浏览器首先计算每个元素的大小和位置(以像素为单位),这个过程是reflow(回流或者重排)。然后是绘制 (Paint),本质上就是填充像素的过程,包括绘制文字、颜色、图像、边框和阴影等,也就是一个DOM元素所有的可视效果。一般来说,这个绘制过程是在多个层上完成的。最后是渲染层合并(Composite),将所有层按照合理的顺序合并成一个图层。

到目前为止,构建DOM树,CSSOM树,处理渲染逻辑都是渲染引擎做的。这里列举了一些市面上常见的渲染引擎。

name browser css suffix
Trident IE -ms
WebKit Safari -webkit
Blink Chrome Edge Opera -webkit
Gecko Firefox -moz
Blink Edge -ms

DOM Parser Block

一旦浏览器在解析html标签时遇到外部资源,比如一个script file <script src="url"></script>,一个样式表<link rel="stylesheet" href="url"/>或者一张图片
<img src="url" />,浏览器都会开始下载这些资源。
我们都知道,解析DOM树是在主线程上做的,如果主线程忙碌,DOM解析也暂停。只有script会阻塞渲染。假如是内嵌脚本,那么主线程会暂停解析DOM,开始执行脚本;如果是外部文件,主线程同样会暂停解析DOM,直至文件下载成功并且执行完毕后才会继续解析DOM。至于为什么浏览器要这么做,因为浏览器将操作DOM的API暴露给了Javascript,万一脚本中有大量的操作DOM的逻辑,等待DOM构建完毕再执行,只会带来更大的性能问题。
但我们也知道,很多时候这种阻塞是无意义的,比如脚本中如果没有操作DOM的逻辑,此时,我们可以使用async属性,带有async的script标签,下载不会暂停主线程,但脚本一旦下载完毕,仍然需要占据主线程,阻塞渲染。我们还可以使用defer属性,带有这个属性的script标签不仅下载不会暂停主线程,下载之后也不需要立刻执行,所有的defer脚本都是DOM树构建好之后再执行的,执行顺序组照他们在DOM树中出现的顺序。
很多时候我们说script阻塞了渲染(render-blocking,其实本质上是阻塞了解析(parser-blocking),因为阻塞了解析,才阻塞了渲染。

刚才我们说css资源不是parser- blocking,只能说它没有直接导致parser blocked,但某种情况确实会block parser。
当浏览器遇到外部内联样式文件,它首先会静默下载,此时DOM parsing不会被阻塞。但渲染树的构建 (critical rendering path CRP) 会被暂停(后续的内容暂时不会显示在页面上,但并不意味着页面无内容,当浏览器加载到部分HTML字节流时即开始构建DOM树,然后构建渲染树,显示在页面上)。
假设我们的外部样式标签没有写在head里,就会出现页面的样式一直在更换的情况,我们称之为Flash of Unstyled Content (FOUC),因此我们建议尽早加载所有的样式文件。
当正在加载样式文件时遇到script标签会发生什么呢?首先script标签直接阻塞了DOM parser,script标签是否可以执行呢?答案是不能,因为此时script标签拿不到最新的样式,因此样式文件加载会阻塞script execution,间接的阻塞了DOM parser。
如何让外部样式表不阻塞render呢,可以加上media='non-render-blocking'

Loaded

+ DOMContentLoaded DCL事件意味着浏览器已经完成了完整的DOM树构建(意味着脚本执行完毕,CSSOM树构建完成)。
+ load 其他资源文件也全部加载完毕

浏览器首屏会出现的问题

  1. 过长的加载时间
  2. 无格式页面闪现或者样式发生变化(FOUC)
  3. 加载不必要的资源
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