簡述瀏覽器渲染機制

一 : 為什么要了解瀏覽器渲染頁面的機制,主要還是性能的優化。

  • 了解瀏覽器如何進行加載,我們可以在引用外部樣式文件,外部JS時,將它們放到合適的位置,是瀏覽器以最快的速度,將文件加載完畢。
  • 了解瀏覽器如何進行解析,我們可以在構建DOM結構,組織CSS選擇器的時候,選擇最優的寫法,提高瀏覽器的解析速率。
  • 了解瀏覽器如何進行渲染,明白渲染的過程,我們在設置元素屬性,編寫JS文件時,可以減少“重繪”,“重新布局”的消耗。

二 : 要了解清楚渲染機制,要先弄明白幾個基本概念:

  1. DOM:Document Object Model,瀏覽器將HTML解析成樹形的數據結構,簡稱DOM。
  2. CSSOM:CSS Object Model,瀏覽器將CSS解析成樹形的數據結構,簡稱CSSOM。
  3. Render Tree: DOM和CSSOM合并后生成Render Tree,如下圖:


    image.png
  4. Layout: 計算出Render Tree每個節點的具體位置。
  5. Painting:通過顯卡,將Layout后的節點內容分別呈現到屏幕上。

三 : 需要注意的是:

  • 當我們瀏覽器獲得HTML文件后,會自上而下的加載,并在加載過程中進行解析和渲染。
  • 加載說的就是獲取資源文件的過程,如果在加載過程中遇到外部CSS文件和圖片,瀏覽器會另外發送一個請求,去獲取CSS文件和相應的圖片,這個請求是異步的,并不會影響HTML文件的加載。
  • 但是如果遇到Javascript文件,HTML文件會掛起渲染的進程,等待JavaScript文件加載完畢后,再繼續進行渲染。
    為什么HTML需要等待JavaScript呢?因為JavaScript可能會修改DOM,導致后續HTML資源白白加載,所以HTML必須等待JavaScript文件加載完畢后,再繼續渲染,這也就是為什么JavaScript文件在寫在底部body標簽前的原因。

四 : 瀏覽器渲染的整個流程

image.png

瀏覽器整個流程如上圖所示:

  1. 當用戶輸入一個URL時,瀏覽器就會向服務器發出一個請求,請求URL對應的資源
  2. 接受到服務器的響應內容后,瀏覽器的HTML解析器,會將HTML文件解析成一棵DOM樹,DOM樹的構建是一個深度遍歷的過程,當前節點的所有子節點都構建完成以后,才會去構建當前節點的下一個兄弟節點。
  3. 將CSS解析成CSSOM樹(CSS Rule Tree)
  4. 根據DOM樹和CSSOM樹,來構建Render Tree(渲染樹),注意渲染樹,并不等于DOM樹,因為一些像head或display:none的東西,就沒有必要放在渲染樹中了。
  5. 有了Render Tree,瀏覽器已經能知道網頁中有哪些節點,各個節點的CSS定義,以及它們的從屬關系,下一步操作就是Layout,顧名思義,就是計算出每個節點在屏幕中的位置。
  6. Layout后,瀏覽器已經知道哪些節點要顯示,每個節點的CSS屬性是什么,每個節點在屏幕中的位置是哪里,就進入了最后一步painting,按照算出來的規則,通過顯卡,把內容畫到屏幕上。

這里還要說兩個概念,一個是Reflow,另一個是Repaint。這兩個不是一回事。

  • Repaint ——改變某個元素的背景色、文字顏色、邊框顏色等等不影響它周圍或內部布局的屬性時,屏幕的一部分要重畫,但是元素的幾何尺寸沒有變。
  • Reflow ——元件的幾何尺寸變了,我們需要重新驗證并計算Render Tree。是Render Tree的一部分或全部發生了變化。
  • reflow 幾乎是無法避免的。現在界面上流行的一些效果,比如樹狀目錄的折疊、展開(實質上是元素的顯 示與隱藏)等,都將引起瀏覽器的 reflow。鼠標滑過、點擊……只要這些行為引起了頁面上某些元素的占位面積、定位方式、邊距等屬性的變化,都會引起它內部、周圍甚至整個頁面的重新渲 染。通常我們都無法預估瀏覽器到底會 reflow 哪一部分的代碼,它們都彼此相互影響著。
    注:display:none會觸發reflow,而visibility:hidden只會觸發repaint,因為沒有發現位置變化。

五 : DOM和CSSOM的具體構建流程:

DOM 和 CSSOM 都是以" Bytes → characters → tokens → nodes → object model. " 這樣的方式生成最終的數據。如下圖所示:


image.png

具體到DOM樹的構建,如下圖:


image.png

1、 當服務器返回一個HTML文件給瀏覽器的時候,瀏覽器接受到的是一些字節數據。

2、 然后瀏覽器根據HTTP響應中的編碼方式(通過是UTF8),解析字節數據,得到一些字符。如果這個時候編碼方式跟文件的字節編碼不一致,便會出現亂碼。所以我們通過使用<meta http-equiv="content-type"content="text/html;charset=utf-8">來告訴瀏覽器我們頁面使用的是什么編碼。

3、 這個時候,瀏覽器再根據DTD中的對元素(標簽)的定義,對這些接受到的字符進行語義化(token)。我們經常在html文件的第一行,定義<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">,這個DTD就是告訴瀏覽器,那些字符是有意義的,那些字符是無意義的。DTD常見的有嚴格、過渡、框架和HTML5三種。不同的DTD中,有不同的元素定義。比如過渡的DTD中就比嚴格的DTD中多出了<center>、<font>等等一些元素的定義,也就是說使用嚴格的DTD,即使你在你的HTML文件中使用了<center>,瀏覽器也會忽略掉的。所以也就有了一些人使用不同的DTD或者不使用DTD的時候,布局會明顯不同的原因了。

4、 接著,瀏覽器再使用這些語義塊(token)創建對象,形成一個個節點了。

5、 然后HTML解析器就會從HTML文件的頭部到尾部,一個個地遍歷這些節點。當這些節點是普通節點的話,HTML解析器就會將這些節點加入到DOM樹中。當這些節點是JS代碼的話,HTML解析器就會將控制權交給JS解析器。如果這些節點是CSS代碼的話,HTML解析器就會將控制權交給CSS解析器。不過,當外聯的JS代碼和CSS代碼還沒從服務器傳到瀏覽器的時候,這個時候如果DOM樹上有可視元素的話,瀏覽器通常會選擇在這個時候,將一些內容提前渲染到屏幕上來。

6、 當HTML解析器讀到最后一個節點的時候,整個DOM樹也構建完成了,這個時候就會觸發domContentloaded事件。而很多JS庫(像JQ)通常會在這個時候有所反應的。

至此,DOM樹就全部構建完成了。

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