浏览器渲染原理
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 「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。

渲染流水线
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,整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。

「解析 HTML」 Parse HTML
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,浏览器在开始解析前,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,会停止解析 HTML,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。



「样式计算」 Recalculate Style
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

「布局」 Layout
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,但它们拥有几何信息,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。
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「分层」 Layer
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 属性更大程度的影响分层结果。
观察方式: 谷歌浏览器 F12 打开控制台,右上角的 三个点 中的更多工具中有 Layers
「绘制」 Paint
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。
渲染主线程的工作到此为止,剩余步骤交给其他线程完成。

「分块」 Tiling
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。

「光栅化」 Raster
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。

「画」 Draw
合成线程 拿到 每个层、每个块的位图 后,生成一个个 「指引(quad)」 信息。指引会标识出每个位图应该画到屏幕的哪个位置,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。

知识延伸
为何 Script、meta等元素都是不显示的
在浏览器的默认样式中,默认了样式 display: none
CSS 属性值的计算过程
- 叠层
- 继承
视觉格式化模型
- 盒模型
- 包含块
什么是 reflow(重排)
reflow 的本质就是 重新计算 layout 树。
当进行了会影响 布局树 的操作后,需要重新计算布局树,会引发 layout。
为了避免连续的多次操作导致布局树反复计算,浏览器会合并这些操作,当 JS 代码 全部完成后 再进行统一计算。 所以,改动属性造成的 reflow 是 异步完成的。
也同样因为如此,当 JS 获取布局属性时,就可能造成无法获取到最新的布局信息
。
浏览器在反复权衡下,最终决定 获取属性立即 reflow
。
什么是 repaint(重绘)
repaint 的本质就是重新根据 分层信息 计算了 绘制指令。
当改动了可见样式后,就需要重新计算,会引发repaint。
由于元素的 布局信息 也属于可见样式,所以 reflow 一定会引起 repaint
。
为什么 transform 的效率高
因为 transform 既不会影响 布局 也不会影响 绘制指令,
它影响的只是 渲染流程 的 最后一个「draw」阶段, 由于 draw 阶段在 合成线程 中,所以 transform 的变化几乎不会影响 渲染主线程。
反之,渲染主线程无论如何忙碌,也不会影响 transform 的变化。