浏览器渲染原理

上篇：事件循环机制，阅读理解上篇之后本文会更容易理解些。

浏览器是如何渲染页面的？

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

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。

1. 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，浏览器在开始解析前，会启动一个预解析的线程，率先下载HTML中的外部CSS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，才能解析解析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（表示HTML元素结构）和CSSOM树（css元素结构），浏览器的默认样式、内部样式、外部样式、行内样式均包含在CSSOM树中。

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2. 渲染的下一步是样式计算。

主线程会把遍历得到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。

之一部完成后，会的大一棵带有样式的DOM树。

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3. 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，因此不会生成到布局树；又比如使用了伪元素选择器，虽然DOM树中不会存在这些伪元素节点，但他们拥有几何信息，所以会生成到布局树中。还还有匿名行盒、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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4. 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will-change属性更大程度的影响分层结果。（不要滥用will-change，只有当某个位置页面经常性变动，渲染次数过多，导致效率低下、页面卡顿时再来考虑该属性）

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5. 再下一部是绘制（与canvas有点相似）

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。

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6. 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。

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7. 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，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。

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8. 最后一个阶段就是画。

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（位图相对屏幕在哪里）。

指引会标识每个位图应该画到屏幕的哪个位置，以及考虑旋转、缩放等变形。

变形会发生在合成线程，与渲染线程主线程无关，这是transform效率高的根本原因。

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。

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HTML解析过程遇到CSS代码怎么办?

为了提高解析效率，浏览器会启动一个与解析器率先下载和解析css

HTML解析过程遇到JS代码怎么办？

渲染主线程遇到JS时必须暂停一切行为，等待下载执行完成后才能继续。预解析线程可以分担一点下载JS的任务。（js代码后续不会用到，只会执行一遍。而HTML，CSS生成的树后续还可能用到）

DOM树和Layout树不一定是一一对应的

示例图是概略图，大致理解这个意思就好。布局树是其他对象不是document对象。

内容必须在行盒中，行盒和块盒不能相邻。

分层示例图

edge浏览器

chrome浏览器

绘制-Paint

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

分块的工作是交给多个线程同时进行的。

光栅化-Raster

此过程会用到GPU加速。

画-Draw

合成线程计算每个位图在屏幕上的位置，交给GPU进行最终呈现。
合成合成线程是在渲染进程里面，渲染进程是一个沙盒环境。不能直接交给硬件，所以需要GPU中转

完整过程示例图

面试题：1、什么是reflow（回流）?
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。

面试题：什么是repaint（重绘）?
repaint的本质就是重新根据分层信息计算绘制指令。
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。

面试题：为什么transform效率高？
因为transform即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。