浏览器渲染机制

参考链接:
浏览器渲染的那些事(一)
浏览器内部工作原理
浏览器的渲染原理简介
有关网页渲染,每个前端开发者都该知道的那点事

1. 浏览器的主要概念

  • 浏览器的主要功能是将用户选择的 web 资源呈现出来,它需要从服务器请求资源,并将其显示在浏览器窗口中,资源的格式通常是 HTML,也包括PDF、image 及其他格式。用户用 URI(统一资源标识符)来指定所请求资源的位置。

  • 浏览器的主要构成:


    浏览器主要构成
  • User Interface(用户接口):浏览器中的地址栏、前进后退、书签菜单等。除了网页显示区域以外的都是。

  • Browser engine(浏览器引擎):查询与操作渲染引擎的接口。

  • Rendering engine(渲染引擎):负责显示请求的内容。

  • Networking(网络):用于网络请求。

  • JavaScript Interpreter(JavaScript 解释器):用于解析执行 JavaScript 代码。

  • UI Backend(UI 后端):绘制基础原件。

  • Data Persistence(持久层):数据存储。

2. 浏览器渲染流程

  • 浏览器解析 HTML/SVG/XHTML 生成 DOM 树
  • 浏览器解析 css 生成 css规则树(CSS Rule Tree)
  • 浏览器解析JavaScript,主要通过 DOM API 和 CSSOM API 来操作 DOM Tree 和 CSS Rule Tree;
  • 解析完成后,浏览器引擎通过 DOM TreeCSS Rule Tree 构造 Render Tree
  • 构建好 Render Tree 会执行 布局 过程,确定节点的确切位置
  • 遍历Render Tree ,使用UI后端层 绘制 每个节点。
简化图

2.1 HTML解析

  • 为了更好的用户体验,浏览器不会等到所有的 HTML 都解析完成之后再去构建和布局 Render Tree,而是解析完一部分内容就显示一部分内容,同时还可能在通过网络下载其余内容。
  • 解析输出的 DOM 树,是由 DOM 元素及属性节点组成的。DOM 是文档对象模型的缩写,它是 HTML 文档的对象表示,作为 HTML 元素的外部接口供JS等调用。
  • 浏览器容错:浏览器具有错误处理的能力,无效的不合法的标签浏览器会在解析的过程中修复这种错误。
  • 解析结束时文档状态被设置为完成,同时会触发一个 load事件

2.2 css 解析

解析 css 生成 css规则树(CSS Rule Tree)

2.3 渲染树 Render Tree

  • Render Tree 主要负责布局并将自身及其子元素绘制出来。
  • 在渲染树中,每一段文本字符串都表现为独立的渲染器。每一个渲染对象都包含与之对应的 DOM 对象,或者文本块,还加上计算过的样式。
  • 渲染树由元素显示序列中的可见元素组成,它是文档的可视化表示,构建这棵树是为了以正确的顺序绘制文档内容。
  • 呈现树与 DOM 元素相对应,但不是一一对应。非可视化的 DOM 元素就不会插入呈现树,例如 head 元素。display 为 "none" 的元素也不会显示在呈现树中(visibility:hidden的元素仍会显示)。

2.4 布局 Render Tree

对渲染树上的每个元素,计算它的坐标,确定元素的位置,称之为布局。浏览器采用一种流方法,布局一个元素只需通过一次,但是表格元素需要通过多次。

2.5 绘制 Render Tree

将渲染树上的元素展示在浏览器里,这一过程称为“painting”。

2.6 重排、重绘

当用户与网页交互,或者脚本程序改动修改网页时,会发生重排或者重绘。

2.6.1 重绘

当改变那些不会影响元素在网页中的位置的元素样式时,譬如background-color(背景色), border-color(边框色), visibility(可见性),浏览器只会用新的样式将元素重绘一次(这就是重绘,或者说重新构造样式)。

2.6.2 重排
  • 当改变影响到文本内容或结构,或者元素位置时,重排或者说重新布局就会发生。

  • 触发重排的操作:

    • DOM操作(元素添加,删除,修改,或者元素顺序的改变);
  • 内容变化,包括表单域内的文本改变;

  • CSS属性的计算或改变;

  • 添加或删除样式表;

  • 更改“类”的属性;

  • 浏览器窗口的操作(缩放,滚动);

  • 伪类激活(悬停)。

  • 并不是所有会导致重绘重排的操作浏览器都会马上执行,浏览器的优化技巧是,在运行几段 JavaScript 代码时,浏览器会 缓存 这些改变,在代码运行完毕后再将这些改变经一次通过加以应用。即将多次重排重绘一次执行,这叫做 异步 reflow 或增量异步 reflow

  • 强制性重排:例如在改变元素的属性后马上就访问该属性,浏览器就会马上执行重排而不会攒到一起重排。

  • 频繁的重绘和重排可能会带来页面的性能问题,因此需要进行优化渲染,提升页面性能。

2.7 优化渲染

  • 不要一条一条地修改 DOM 的样式。与其这样,还不如预先定义好 css 的 class,然后修改 DOM 的 className。

  • 把 DOM 离线后修改,减少 DOM 操作:

  • 使用 documentFragment 对象在内存里操作DOM;

  • 先把 DOM 给 display:none(有一次 reflow ),然后一次性修改完再把他显示出来。

  • clone 一个 DOM 结点到内存里,然后想怎么改就怎么改,改完后,和在线的那个的交换一下。

  • 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,而应该在最开始就把这个属性赋给一个变量,在循环里访问这个变量就可以避免循环查找 DOM 树。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 尽量简化和优化 CSS 选择器

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