【乾貨】十分鐘讀懂瀏覽器渲染流程

GavinHsueh發表於2018-02-22

在之前寫過的一篇《"天龍八步"細說瀏覽器輸入URL後發生了什麼》一文中，和大家分享了從在瀏覽器中輸入網址URL到最終頁面展示的整個過程。部分讀者向我反饋對於最後的瀏覽器渲染布局這塊不是很清晰，所以本文就瀏覽器渲染流程單獨開篇講解，希望大家都能有新的收穫。

瀏覽器主要元件結構

（瀏覽器主要元件）

渲染引擎——webkit和Gecko

Firefox使用Geoko——Mozilla自主研發的渲染引擎。

Safari和Chrome都使用webkit。Webkit是一款開源渲染引擎，它本來是為linux平臺研發的，後來由Apple移植到Mac及Windows上。

本文我主要以webkit渲染引擎來講解，儘管webkit和Gecko使用的術語稍有不同，他們的主要流程基本相同。

（webkit渲染引擎流程）

關鍵渲染路徑

關鍵渲染路徑是指瀏覽器從最初接收請求來的HTML、CSS、javascript等資源，然後解析、構建樹、渲染布局、繪製，最後呈現給客戶能看到的介面這整個過程。

所以瀏覽器的渲染過程主要包括以下幾步：

解析HTML生成DOM樹。
解析CSS生成CSSOM規則樹。
將DOM樹與CSSOM規則樹合併在一起生成渲染樹。
遍歷渲染樹開始佈局，計算每個節點的位置大小資訊。
將渲染樹每個節點繪製到螢幕。

構建DOM樹

當瀏覽器接收到伺服器響應來的HTML文件後，會遍歷文件節點，生成DOM樹。

需要注意的是，DOM樹的生成過程中可能會被CSS和JS的載入執行阻塞。渲染阻塞問題下文會講。

構建CSSOM規則樹

瀏覽器解析CSS檔案並生成CSS規則樹，每個CSS檔案都被分析成一個StyleSheet物件，每個物件都包含CSS規則。CSS規則物件包含對應於CSS語法的選擇器和宣告物件以及其他物件。

渲染阻塞

當瀏覽器遇到一個 script 標記時，DOM 構建將暫停，直至指令碼完成執行，然後繼續構建DOM。每次去執行JavaScript指令碼都會嚴重地阻塞DOM樹的構建，如果JavaScript指令碼還操作了CSSOM，而正好這個CSSOM還沒有下載和構建，瀏覽器甚至會延遲指令碼執行和構建DOM，直至完成其CSSOM的下載和構建。

所以，script 標籤的位置很重要。實際使用時，可以遵循下面兩個原則：

CSS 優先：引入順序上，CSS 資源先於 JavaScript 資源。
JS置後：我們通常把JS程式碼放到頁面底部，且JavaScript 應儘量少影響 DOM 的構建。

當解析html的時候，會把新來的元素插入dom樹裡面，同時去查詢css，然後把對應的樣式規則應用到元素上，查詢樣式表是按照從右到左的順序去匹配的。

例如： div p {font-size: 16px}，會先尋找所有p標籤並判斷它的父標籤是否為div之後才會決定要不要採用這個樣式進行渲染）。
所以，我們平時寫CSS時，儘量用id和class，千萬不要過渡層疊。

構建渲染樹

通過DOM樹和CSS規則樹我們便可以構建渲染樹。瀏覽器會先從DOM樹的根節點開始遍歷每個可見節點。對每個可見節點，找到其適配的CSS樣式規則並應用。

渲染樹構建完成後，每個節點都是可見節點並且都含有其內容和對應規則的樣式。這也是渲染樹與DOM樹的最大區別所在。渲染樹是用於顯示，那些不可見的元素當然就不會在這棵樹中出現了，譬如，display等於none的也不會被顯示在這棵樹裡頭，但是visibility等於hidden的元素是會顯示在這棵樹裡頭的。

渲染樹佈局

佈局階段會從渲染樹的根節點開始遍歷，然後確定每個節點物件在頁面上的確切大小與位置，佈局階段的輸出是一個盒子模型，它會精確地捕獲每個元素在螢幕內的確切位置與大小。

渲染樹繪製

在繪製階段，遍歷渲染樹，呼叫渲染器的paint()方法在螢幕上顯示其內容。渲染樹的繪製工作是由瀏覽器的UI後端元件完成的。

reflow與repaint：

根據渲染樹佈局，計算CSS樣式，即每個節點在頁面中的大小和位置等幾何資訊。HTML預設是流式佈局的，CSS和js會打破這種佈局，改變DOM的外觀樣式以及大小和位置。這時就要提到兩個重要概念：repaint和reflow。
repaint：螢幕的一部分重畫，不影響整體佈局，比如某個CSS的背景色變了，但元素的幾何尺寸和位置不變。
reflow：意味著元件的幾何尺寸變了，我們需要重新驗證並計算渲染樹。是渲染樹的一部分或全部發生了變化。這就是Reflow，或是Layout。
所以我們應該儘量減少reflow和repaint，我想這也是為什麼現在很少有用table佈局的原因之一。

display:none 會觸發 reflow，visibility: hidden屬性並不算是不可見屬性，它的語義是隱藏元素，但元素仍然佔據著佈局空間，它會被渲染成一個空框，所以visibility:hidden 只會觸發 repaint，因為沒有發生位置變化。

有些情況下，比如修改了元素的樣式，瀏覽器並不會立刻 reflow 或 repaint 一次，而是會把這樣的操作積攢一批，然後做一次 reflow，這又叫非同步 reflow 或增量非同步 reflow。
有些情況下，比如 resize 視窗，改變了頁面預設的字型等。對於這些操作，瀏覽器會馬上進行 reflow。