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二、深入浏览器的渲染原理

2022/7/22 JS高级网页的解析网页解析过程浏览器渲染流程浏览器渲染引擎回流/重排重绘composite合成script元素与页面解析的关系script元素的defer属性script元素的async属性

# 1、网页被解析的过程

  • 大家有没有深入思考过：一个网页URL从输入到浏览器中，到显示经历过怎么样的解析过程呢？
  • 解析过程描述（不包含js文件解析过程）
    1. 用户输入域名
    2. 浏览器通过DNS域名解析系统 返回该域名对应的ip地址（就可以找到对应的服务器了）然后从ip地址对应的主机发送http请求 获取对应的静态资源
    3. 默认情况下服务器会给浏览器返回index.html文件（下载index.html文件）
    4. 下载完成后，浏览器的渲染引擎 会对该html文件进行解析，解析HTML，会构建DOM Tree
    5. 在解析的过程中，如果遇到CSS的link元素，那么会由浏览器负责下载对应的CSS文件（浏览器下载完CSS文件后，就会对CSS文件进行解析，解析出对应的规则树CSSOM Tree）；
      • 注意：但是下载CSS和CSS解析是不会影响DOM的解析的；
      • 注意：link元素不会阻塞DOM Tree的构建过程，但是会阻塞Render Tree的构建过程（这是因为Render Tree在构建时，需要对应的CSSOM Tree； ）
    6. 当有了DOM Tree和 CSSOM Tree后，就可以两个结合来构建Render Tree了
      • 注意：Render Tree和DOM Tree并不是一一对应的关系，比如对于display为none的元素，压根不会出现在render tree中；
    7. 当有了Render Tree后，渲染引擎会在渲染树（Render Tree）上运行布局（Layout）以计算每个节点的几何体。
      • 渲染树会表示显示那些节点以及其他样式，但是不表示每个节点的尺寸、位置等信息；
      • 布局是确定呈现树中所有节点的宽度、高度和位置信息；
    8. 当运行布局完成后，渲染引擎会将每个节点绘制（Paint）到屏幕上
      • 在绘制阶段，浏览器将布局阶段计算的每个frame转为屏幕上实际的像素点；
      • 包括将元素的可见部分进行绘制，比如文本、颜色、边框、阴影、替换元素（比如img）

jLXtR1.png

  • 要想深入理解下载的过程，我们还要先理解，一个index.html被下载下来后是如何被解析和显示在浏览器上的

# 2、浏览器的内核

  • 常见的浏览器内核有
    • Trident （ 三叉戟）：IE、360安全浏览器、搜狗高速浏览器、百度浏览器、UC浏览器；
    • Gecko（ 壁虎） ：Mozilla Firefox；
    • Presto（急板乐曲）-> Blink （眨眼）：Opera
    • Webkit ：Safari、360极速浏览器、搜狗高速浏览器、移动端浏览器（Android、iOS）
    • Webkit -> Blink ：Google Chrome，Edge

jLjqtH.png

  • 我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎：【浏览器内核包含：渲染引擎和JS引擎(v8)】

    • 排版引擎（layout engine），也称为浏览器引擎（browser engine）、页面渲染引擎（rendering engine）或样版引擎。

  • 也就是一个网页下载下来后，就是由我们的渲染引擎来帮助我们解析的。

# 3、渲染引擎如何解析页面呢？

  • 渲染引擎在拿到一个页面后，如何解析整个页面并且最终呈现出我们的网页呢？
    • 我们之前学习过下面的这幅图，现在让我们更加详细的学习它的过程；

jLxDdU.png

# 4、渲染页面的详细流程

  • 更详细的解析过程如下：

jLzj39.png

# 5、渲染引擎解析页面的过程

# 5.1.解析一：HTML解析过程

  • 因为默认情况下服务器会给浏览器返回index.html文件，所以解析HTML是所有步骤的开始：
  • 解析HTML，会构建DOM Tree：

jOFOZn.png

# 5.2.解析二 – 生成CSS规则

  • 在解析的过程中，如果遇到CSS的link元素，那么会由浏览器负责下载对应的CSS文件：

    • 注意：下载CSS文件是不会影响DOM的解析的；

  • 浏览器下载完CSS文件后，就会对CSS文件进行解析，解析出对应的规则树：

    • 我们可以称之为 CSSOM（CSS Object Model，CSS对象模型）；

jOkpzF.png

# 5.3.解析三 – 构建Render Tree

  • 当有了DOM Tree和 CSSOM Tree后，就可以两个结合来构建Render Tree了

jOkkZR.png

  • 注意一：link元素不会阻塞DOM Tree的构建过程，但是会阻塞Render Tree的构建过程

    • 这是因为Render Tree在构建时，需要对应的CSSOM Tree；

  • 注意二：Render Tree和DOM Tree并不是一一对应的关系，比如对于display为none的元素，压根不会出现在render tree中；

# 5.4.解析四 – 布局（layout）和绘制（Paint）

  • 第四步是在渲染树（Render Tree）上运行布局（Layout）以计算每个节点的几何体。

    • 渲染树会表示显示哪些节点以及其他样式，但是不表示每个节点的尺寸、位置等信息；
    • 布局是确定呈现树中所有节点的宽度、高度和位置信息；

  • 第五步是将每个节点绘制（Paint）到屏幕上

    • 在绘制阶段，浏览器将布局阶段计算的每个frame转为屏幕上实际的像素点；
    • 包括将元素的可见部分进行绘制，比如文本、颜色、边框、阴影、替换元素（比如img）

jOkAd1.png

# 6、回流和重绘

# 6.1.回流（重排）

  • 理解回流reflow：（也可以称之为重排）

    • 第一次确定节点的大小和位置，称之为布局（layout）。
    • 之后对节点的大小、位置修改重新计算称之为回流。

  • 什么情况下引起回流呢？

    • 比如DOM结构发生改变（添加新的节点或者移除节点）；
    • 比如改变了布局（修改了width、height、padding、font-size等值）
    • 比如窗口resize（修改了窗口的尺寸等）
    • 比如调用getComputedStyle方法获取尺寸、位置信息；

# 6.2.重绘

  • 理解重绘repaint：

    • 第一次渲染内容称之为绘制（paint）。
    • 之后重新渲染称之为重绘。

  • 什么情况下会引起重绘呢？

    • 比如修改背景色、文字颜色、边框颜色、样式等；

# 6.3.尽可能减少回流重绘的办法

  • 回流一定会引起重绘，所以回流是一件很消耗性能的事情。所以在开发中要尽量避免发生回流：
    • 1.修改样式时尽量一次性修改
      • 比如通过cssText修改，比如通过添加class修改
    • 2.尽量避免频繁的操作DOM
      • 我们可以在一个DocumentFragment或者父元素中将要操作的DOM操作完成，再一次性的操作；
    • 3.尽量避免通过getComputedStyle获取尺寸、位置等信息；
    • 4.对某些元素使用position的absolute或者fixed
      • 并不是不会引起回流，而是开销相对较小，不会对其他元素造成影响。

# 7、特殊解析 – composite合成

  • 绘制的过程，可以将布局后的元素绘制到多个合成图层中。

    • 这是浏览器的一种优化手段；

  • 默认情况下，标准流中的内容都是被绘制在同一个图层（Layer）中的；

  • 而一些特殊的属性，会创建一个新的合成层（ CompositingLayer ），并且新的图层可以利用GPU来加速绘制；

    • 因为每个合成层都是单独渲染的；

  • 那么哪些属性可以形成新的合成层呢？常见的一些属性：

    • 3D transforms
    • video、canvas、iframe
    • opacity 动画转换时；
    • position: fixed
    • will-change：一个实验性的属性，提前告诉浏览器元素可能发生哪些变化；
    • animation 或 transition 设置了opacity、transform；

  • 分层确实可以提高性能，但是它以内存管理为代价，因此不应作为 web 性能优化策略的一部分而过度使用。

<style>
  .box {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background-color: red;
  }
  .box:hover + .bar {
    transform: translate(0,-50%);
  }
  .bar {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background-color: yellow;
    transition: transform 10s ease-in;
  }
</style>
<body>
  <div class="box"></div>
  <div class="bar"></div>
</body>
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jOMa4J.png

# 8、script元素和页面解析的关系

  • 我们现在已经知道了页面的渲染过程，但是JavaScript在哪里呢？
    • 事实上，浏览器在解析HTML的过程中，遇到了script元素是不能继续构建DOM树的；
    • 它会停止继续构建，首先下载JavaScript代码，并且执行JavaScript的脚本；
    • 只有等到JavaScript脚本执行结束后，才会继续解析HTML，构建DOM树；
    • 如下图：(注：我这里用debugger来让js脚本停留在执行过程中)

jOQqL6.png

  • 为什么要这样做呢？

    • 这是因为JavaScript的作用之一就是操作DOM，并且可以修改DOM；
    • 如果我们等到DOM树构建完成并且渲染再执行JavaScript，会造成严重的回流和重绘，影响页面的性能；
    • 所以会在遇到script元素时，优先下载和执行JavaScript代码，再继续构建DOM树；

  • 但是这个也往往会带来新的问题，特别是现代页面开发中：

    • 在目前的开发模式中（比如Vue、React），脚本往往比HTML页面更“重”，处理时间需要更长；
    • 所以会造成页面的解析阻塞，在脚本下载、执行完成之前，用户在界面上什么都看不到；

  • 为了解决这个问题，script元素给我们提供了两个属性（attribute）：defer和async。

# 9、script元素的defer属性

  • defer 属性告诉浏览器不要等待脚本下载，而继续解析HTML，构建DOM Tree**。**
    • 脚本会由浏览器来进行下载，但是不会阻塞DOM Tree的构建过程；
    • 如果脚本提前下载好了，它会等待DOM Tree构建完成，在DOMContentLoaded事件之前先执行defer中的代码；

jOlvn0.png

  • 所以DOMContentLoaded总是会等待defer中的代码先执行完成。才会触发回调

jO1F39.png

  • 另外多个带defer的脚本是可以保持正确的顺序执行的。
  • 从某种角度来说，defer可以提高页面的性能，并且推荐放到head元素中；
  • 注意：defer仅适用于外部脚本，对于script默认内容会被忽略。
    • <script src="./test.js" defer></script> 适用于外部脚本
    • <script defer></script> 会被忽略，defer属性不起作用

# 10、script元素的async属性

  • async 特性与 defer 有些类似，它也能够让脚本不阻塞页面。

  • async是让一个脚本完全独立的：

    • 浏览器不会因 async 脚本而阻塞（与 defer 类似）；
    • async脚本不能保证顺序，它是独立下载、独立运行，不会等待其他脚本；
    • async不会能保证在DOMContentLoaded之前或者之后执行；

  • defer通常用于需要在文档解析后操作DOM的JavaScript代码，并且对多个script文件有顺序要求的；

  • async通常用于独立的脚本，对其他脚本，甚至DOM没有依赖的；

最后更新时间: 2022/07/22, 21:49:29

三、深入JavaScript的运行原理

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