JS阻塞渲染,這麼多年我理解錯啦?

卡頌發表於2022-04-20

大家好,我卡頌。

在中文社群,這麼多年一直流傳一個說法:

JS執行緒負責執行JSGUI渲染執行緒負責渲染,這兩者是互斥的,所以JS執行時會阻塞渲染。

但隨著Dev Tools使用的增多,逐漸開始懷疑以上說法。本文會以實際案例來解釋為什麼JS阻塞渲染。

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到底幾個執行緒

在講解JS執行緒與GUI執行緒互斥的文章中,通常會列出渲染程式包含的執行緒,比如:

  • GUI渲染執行緒
  • JS引擎執行緒
  • 事件觸發執行緒
  • 定時觸發器執行緒
  • HTTP請求執行緒

但是,我們以百度的搜尋頁舉例,開啟Performance皮膚開啟錄製:

上圖錄制結果中:

  • Chrome_ChildIOThread對應IO執行緒的任務記錄,使用者輸入、網路、裝置相關事件都與他相關
  • Raster記錄光柵化執行緒池任務、GPU記錄GPU合成點陣圖的任務、Compositor記錄合成執行緒的任務執行,以上三者都與瀏覽器渲染相關
  • Main記錄渲染程式的主執行緒中的任務

從這個角度看,瀏覽器實際的執行緒情況與那些GUI執行緒相關的文章描述的並不相同。

主執行緒的任務

接下來,讓我們進入Main。紅線框內長短不一的灰色塊,就是主執行緒中執行的任務。

注意看紅框內的綠色塊FP,代表First Paint(首次繪製):

那麼在首次繪製前都要執行什麼任務呢?可以看到主要有3個Task(任務):

第一個任務是請求HTML資料:

Parse HTML

當請求回HTML位元組流後,開始第二個任務,將HTML位元組流解析為DOM,這個任務的名字就是圖中的藍色塊Parse HTML

注意其中有些執行時長不一的Evaluate Script,這些是解析DOM樹過程中遇到的JS程式碼。

DOM樹中可以看到這些阻塞DOM樹生成的JS指令碼:

他們的存在顯著拉長了Parse HTML的用時。

Recaculate Style

解析完DOM樹(藍色Parse HTML)後,下一個任務是紫色Recaculate Style

他負責將HTML中的CSS樣式(外聯、內聯)輸出為styleSheetsstyleSheets有兩個作用:

  1. 可以與DOM樹結合為頁面帶來樣式
  2. JS可以操作styleSheets改變頁面樣式

我們可以從控制檯列印document.styleSheets直觀感受他的存在:

Layout

有了DOM樹與styleSheets,接下來需要為檢視中可見部分生成一棵樹(比如display: none部分就不需要在這棵樹中顯示)。

這個任務是紫色Layout

Update Layer Tree

使用者看到的頁面實際是由多層頁面重疊後的結果,開發者可以用很多手段(比如z-index)改變某部分的層級。

比如滾動條就會形成自己獨立的層級:

既然是多層結構,那麼就需要更新每層的資訊,這個任務是紫色的Update Layer Tree

Paint

我們可以發現,在FP之前,Update Layer Tree之後只剩下Paint這一任務了:

從字面意義講,這就是繪製麼?並不是。

Paint的任務是整理每一層頁面的繪製資訊,構成繪製列表,這些資料會交給合成執行緒負責後續繪製操作。

可以發現,具體的繪製操作是交由合成執行緒完成,他與JS所線上程(主執行緒)並不是互斥的。

JS為啥阻塞渲染

我們現在知道,JS執行與Paint任務都發生在主執行緒。

渲染被阻塞的原因很明顯:因為Paint任務沒有及時執行,即繪製列表沒有及時提交給合成執行緒。

之所以沒有及時執行,可能是因為JS執行時間過長,導致這一幀沒有時間執行Paint

比如,我們開啟B站,記錄下主執行緒的任務。

可以看到,有個JS執行時長達到231.88ms,超過了一幀的時間,在此期間主執行緒就沒時間執行Paint了:

總結

JS之所以阻塞渲染,是因為JS執行與渲染相關任務都在爭奪主執行緒有限的資源。

JS執行時間過長,渲染相關任務就沒時間執行了。

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