瀏覽器渲染機制

參考鏈接:
瀏覽器渲染的那些事(一)
瀏覽器內部工作原理
瀏覽器的渲染原理簡介
有關網頁渲染,每個前端開發者都該知道的那點事

1. 瀏覽器的主要概念

  • 瀏覽器的主要功能是將用戶選擇的 web 資源呈現出來,它需要從服務器請求資源,并將其顯示在瀏覽器窗口中,資源的格式通常是 HTML,也包括PDF、image 及其他格式。用戶用 URI(統一資源標識符)來指定所請求資源的位置。

  • 瀏覽器的主要構成:


    瀏覽器主要構成
  • User Interface(用戶接口):瀏覽器中的地址欄、前進后退、書簽菜單等。除了網頁顯示區域以外的都是。

  • Browser engine(瀏覽器引擎):查詢與操作渲染引擎的接口。

  • Rendering engine(渲染引擎):負責顯示請求的內容。

  • Networking(網絡):用于網絡請求。

  • JavaScript Interpreter(JavaScript 解釋器):用于解析執行 JavaScript 代碼。

  • UI Backend(UI 后端):繪制基礎原件。

  • Data Persistence(持久層):數據存儲。

2. 瀏覽器渲染流程

  • 瀏覽器解析 HTML/SVG/XHTML 生成 DOM 樹
  • 瀏覽器解析 css 生成 css規則樹(CSS Rule Tree)
  • 瀏覽器解析JavaScript,主要通過 DOM API 和 CSSOM API 來操作 DOM Tree 和 CSS Rule Tree;
  • 解析完成后,瀏覽器引擎通過 DOM TreeCSS Rule Tree 構造 Render Tree
  • 構建好 Render Tree 會執行 布局 過程,確定節點的確切位置
  • 遍歷Render Tree ,使用UI后端層 繪制 每個節點。
簡化圖

2.1 HTML解析

  • 為了更好的用戶體驗,瀏覽器不會等到所有的 HTML 都解析完成之后再去構建和布局 Render Tree,而是解析完一部分內容就顯示一部分內容,同時還可能在通過網絡下載其余內容。
  • 解析輸出的 DOM 樹,是由 DOM 元素及屬性節點組成的。DOM 是文檔對象模型的縮寫,它是 HTML 文檔的對象表示,作為 HTML 元素的外部接口供JS等調用。
  • 瀏覽器容錯:瀏覽器具有錯誤處理的能力,無效的不合法的標簽瀏覽器會在解析的過程中修復這種錯誤。
  • 解析結束時文檔狀態被設置為完成,同時會觸發一個 load事件

2.2 css 解析

解析 css 生成 css規則樹(CSS Rule Tree)

2.3 渲染樹 Render Tree

  • Render Tree 主要負責布局并將自身及其子元素繪制出來。
  • 在渲染樹中,每一段文本字符串都表現為獨立的渲染器。每一個渲染對象都包含與之對應的 DOM 對象,或者文本塊,還加上計算過的樣式。
  • 渲染樹由元素顯示序列中的可見元素組成,它是文檔的可視化表示,構建這棵樹是為了以正確的順序繪制文檔內容。
  • 呈現樹與 DOM 元素相對應,但不是一一對應。非可視化的 DOM 元素就不會插入呈現樹,例如 head 元素。display 為 "none" 的元素也不會顯示在呈現樹中(visibility:hidden的元素仍會顯示)。

2.4 布局 Render Tree

對渲染樹上的每個元素,計算它的坐標,確定元素的位置,稱之為布局。瀏覽器采用一種流方法,布局一個元素只需通過一次,但是表格元素需要通過多次。

2.5 繪制 Render Tree

將渲染樹上的元素展示在瀏覽器里,這一過程稱為“painting”。

2.6 重排、重繪

當用戶與網頁交互,或者腳本程序改動修改網頁時,會發生重排或者重繪。

2.6.1 重繪

當改變那些不會影響元素在網頁中的位置的元素樣式時,譬如background-color(背景色), border-color(邊框色), visibility(可見性),瀏覽器只會用新的樣式將元素重繪一次(這就是重繪,或者說重新構造樣式)。

2.6.2 重排
  • 當改變影響到文本內容或結構,或者元素位置時,重排或者說重新布局就會發生。

  • 觸發重排的操作:

    • DOM操作(元素添加,刪除,修改,或者元素順序的改變);
  • 內容變化,包括表單域內的文本改變;

  • CSS屬性的計算或改變;

  • 添加或刪除樣式表;

  • 更改“類”的屬性;

  • 瀏覽器窗口的操作(縮放,滾動);

  • 偽類激活(懸停)。

  • 并不是所有會導致重繪重排的操作瀏覽器都會馬上執行,瀏覽器的優化技巧是,在運行幾段 JavaScript 代碼時,瀏覽器會 緩存 這些改變,在代碼運行完畢后再將這些改變經一次通過加以應用。即將多次重排重繪一次執行,這叫做 異步 reflow 或增量異步 reflow

  • 強制性重排:例如在改變元素的屬性后馬上就訪問該屬性,瀏覽器就會馬上執行重排而不會攢到一起重排。

  • 頻繁的重繪和重排可能會帶來頁面的性能問題,因此需要進行優化渲染,提升頁面性能。

2.7 優化渲染

  • 不要一條一條地修改 DOM 的樣式。與其這樣,還不如預先定義好 css 的 class,然后修改 DOM 的 className。

  • 把 DOM 離線后修改,減少 DOM 操作:

  • 使用 documentFragment 對象在內存里操作DOM;

  • 先把 DOM 給 display:none(有一次 reflow ),然后一次性修改完再把他顯示出來。

  • clone 一個 DOM 結點到內存里,然后想怎么改就怎么改,改完后,和在線的那個的交換一下。

  • 不要把 DOM 結點的屬性值放在一個循環里當成循環里的變量。不然這會導致大量地讀寫這個結點的屬性,而應該在最開始就把這個屬性賦給一個變量,在循環里訪問這個變量就可以避免循環查找 DOM 樹。

  • 盡可能的修改層級比較低的 DOM 。當然,改變層級比較底的 DOM 有可能會造成大面積的 reflow,但是也可能影響范圍很小。

  • 為動畫的 HTML 元件使用 fixed 或 absoult 的 position,那么修改他們的 CSS 是不會 reflow 的。

  • 不要使用 table 布局。因為可能很小的一個小改動會造成整個 table 的重新布局。

  • 盡量簡化和優化 CSS 選擇器

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