大师课-2

Yizhe大约 7 分钟随笔大师课

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浏览器渲染原理

render:渲染

渲染就是:把 html 字符串 经过 渲染 , 变成浏览器中的像素信息

输入一个 URL 后,获取的是一个字符串,浏览器解析该字符串,再进行渲染,才能呈现页面。

渲染时间点

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渲染流水线

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1.解析 HTML

ParseHTML

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HTML 解析过程中遇到 CSS 代码怎么办?

为了提高解析效率,浏览器会启动一个预解析器率先下载和解析 CSS

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HTML 解析过程中遇到了 JS 代码怎么办?

渲染主线程遇到 JS 时必须暂停一切行为,等待下载执行完毕后才能继续。

预解析线程可以分担一点下载 JS 的任务。

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2.样式计算

Recalculate Style

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3.布局

Layout

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DOM 树 和 Layout 树不一定是一一对应的

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右侧 Layout 不是 DOM 元素,是 C++对象。

p 标签中有 a 内容,a 必须在行盒中,所以有个匿名行盒

内容必须在行盒中,行盒和块盒不能相邻

4.分层

Layer

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5.绘制

Print

绘制,为每一层生成如何绘制的指令。

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渲染主线程的工作到此为止,剩余步骤交给其他线程完成。

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6.分块

Tiling

分块会将每一层分为多个小的区域

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分块的工作是交给多个线程同时进行的。

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7.光栅化

Raster

光栅化是将每个块变成位图

优先处理靠近视口的块。

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此过程会用到 GPU 加速

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8.画

合成线程会计算出每个位图在屏幕上的位置,交给 GPU 进行最终呈现。

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完整过程

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什么是 reflow?

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什么是 reflow?

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的最新的布局信息。

浏览器在反复权衡下,最终决定获取属性立即 reflow。

例如:

以下代码操作四次 dom,均会放入渲染队列中,但是 JS 主线程还没执行完,所以等到最后一行获取宽度的时候,渲染任务还未执行,所以获取的是之前的宽度。

dom.style.width = XXX;
dom.style.height = XXX;
dom.style.padding = XXX;
dom.style.margin = XXX;

dom.clientWidth;

什么是 repaint?

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 效率高?

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调整布局时,如果不是 transform,则是在主线程渲染,会触发 reflow,如果此时有死循环,则动画会停止。如果是 transform 的动画,则不会停止,因为 transform 没有在主线程。

面试题

浏览器是如何渲染页面的?

当浏览器的网络线程收到 HTLM 文档后,会产生一个渲染任务,并将其传递给渲染主线程的消息队列。

在事件循环机制的作用下,渲染主线程提取出消息队列中的渲染任务,开启渲染流程。


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。


渲染的第一步是 解析 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,浏览器在开始渲染之前,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 文件还没有下载好,主线程不会等待,继续执行后续的 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,才能继续执行 HTML,这是因为 JS 代码执行过程中可能会修改 DOM 树,所以 DOM 树生成必须暂停。这就是 JS 会阻塞 HTML 解析的根本原因。

第一步完成后,会得到 DOM 树 和 CSSOM 树,浏览器的默认样式、内部样式、外部样式、行内样式均会包含在 CSSOM 树中。


渲染的下一步是 样式计算

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.

这一步完成后,会得到一课带有样式的 DOM 树。


接下来是布局,布局完成后会得到布局树。

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。


下一步是分层

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 willchange 属性更大程度的影响分层结果。


在下一步是 绘制

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。


完成绘制后,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。


分块完成后,进入 光栅化阶段

合成线程会将块信息交给 GPU 进程(这里的 GPU 指的是浏览器的 GPU),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。


最后一个阶段就是画了

合成线程拿刀每个层、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。