构建 DOM 树
构建 DOM 树的输入内容是一个非常简单的 HTML 文件,然后经由HTML 解析器解析,最终输出树状结构的 DOM。
DOM 和 HTML 内容几乎是一样的,但是和 HTML 不同的是,DOM 是保存在内存中树状结构,可以通过 JavaScript 来查询或修改其内容。
样式计算(Recalculate Style)
样式计算的目的是为了计算出 DOM 节点中每个元素的具体样式
- 把 CSS 转换为浏览器能够理解的结构
以当渲染引擎接收到 CSS 文本时,会执行一个转换操作,将 CSS 文本转换为浏览器可以理解的结构——styleSheets。 - 转换样式表中的属性值,使其标准化
CSS 文本中有很多属性值,如 2em、blue、bold,这些类型数值不容易被渲染引擎理解,所以需要将所有值转换为渲染引擎容易理解的、标准化的计算值,这个过程就是属性值标准化。2em 被解析成了 32px,red 被解析成了 rgb(255,0,0),bold 被解析成了 700…… - 计算出 DOM 树中每个节点的具体样式
样式计算阶段的目的是为了计算出 DOM 节点中每个元素的具体样式,在计算过程中需要遵守 CSS 的继承和层叠两个规则。这个阶段最终输出的内容是每个 DOM 节点的样式,并被保存在 ComputedStyle 的结构内。
CSS 继承就是每个 DOM 节点都包含有父节点的样式。
层叠是 CSS 的一个基本特征,它是一个定义了如何合并来自多个源的属性值的算法。它在 CSS 处于核心地位,CSS 的全称“层叠样式表”正是强调了这一点。
布局阶段
- 创建布局树
遍历 DOM 树中的所有可见节点,并把这些节点加到布局中;而不可见的节点会被布局树忽略掉,如 head 标签下面的全部内容,属性包含 dispaly:none的元素。 - 布局计算
计算布局树节点的坐标位置,在执行布局操作的时候,会把布局运算的结果重新写回布局树中,所以布局树既是输入内容也是输出内容,这是布局阶段一个不合理的地方,因为在布局阶段并没有清晰地将输入内容和输出内容区分开来。
分层
因为页面中有很多复杂的效果,如一些复杂的 3D 变换、页面滚动,或者使用 z-indexing做 z 轴排序等,为了更加方便地实现这些效果,渲染引擎还需要为特定的节点生成专用的图层,并生成一棵对应的图层树(LayerTree)。
浏览器的页面实际上被分成了很多图层,这些图层叠加后合成了最终的页面。
通常情况下,并不是布局树的每个节点都包含一个图层,如果一个节点没有对应的层,那么这个节点就从属于父节点的图层。
- 拥有层叠上下文属性的元素会被提升为单独的一层。明确定位属性的元素、定义透明属性的元素、使用 CSS 滤镜的元素等,都拥有层叠上下文属性。
- 需要剪裁(clip)的地方也会被创建为图层。内容超过容器的尺寸时,这时候就产生了剪裁,渲染引擎会把裁剪文字内容的一部分用于显示在 div 区域,出现这种裁剪情况的时候,渲染引擎会为文字部分单独创建一个层,如果出现滚动条,滚动条也会被提升为单独的层。
图层绘制
在完成图层树的构建之后,渲染引擎会对图层树中的每个图层进行绘制。渲染引擎会把一个图层的绘制拆分成很多小的绘制指令,然后再把这些指令按照顺序组成一个待绘制列表。
栅格化(raster)操作
绘制列表只是用来记录绘制顺序和绘制指令的列表,而实际上绘制操作是由渲染引擎中的合成线程来完成的。当图层的绘制列表准备好之后,主线程会把该绘制列表提交(commit)给合成线程。
合成线程会将图层划分为图块(tile),这些图块的大小通常是 256x256或者 512x512。
然后合成线程会按照视口附近的图块来优先生成位图,实际生成位图的操作是由栅格化来执行的。所谓栅格化,是指将图块转换为位图。
合成和显示
一旦所有图块都被光栅化,合成线程就会生成一个绘制图块的命令——“DrawQuad”,然后将该命令提交给浏览器进程。
浏览器进程里面有一个叫 viz 的组件,用来接收合成线程发过来的 DrawQuad 命令,然后根据 DrawQuad 命令,将其页面内容绘制到内存中,最后再将内存显示在屏幕上。