浏览器渲染页面原理及过程,重构重绘优化

一、为什么要了解浏览器加载、解析、渲染这个过程?

了解浏览器如何进行加载,我们可以在引用外部样式文件,外部js时,将他们放到合适的位置,使浏览器以最快的速度将文件加载完毕。

了解浏览器如何进行解析,我们可以在构建DOM结构,组织css选择器时,选择最优的写法,提高浏览器的解析速率。

了解浏览器如何进行渲染,明白渲染的过程,我们在设置元素属性,编写js文件时,可以减少”重绘“”重新布局“的消耗。

这三个过程在实际进行的时候又不是完全独立,而是会有交叉。会造成一边加载,一边解析,一边渲染的工作现象。


二、浏览器是如何进行加载、解析、渲染的呢?

WEB 页面运行在各种各样的浏览器当中,浏览器载入、渲染页面的速度直接影响着用户体验简单地说,页面渲染就是浏览器将 HTML 代码根据 CSS 定义的规则显示在浏览器窗口中的这个过程。

1. 用户输入网址(假设是个 HTML 页面,并且是第一次访问),浏览器向服务器发出请求,服务器返回 HTML 文件;

2. 浏览器开始载入 HTML 代码,发现 <head> 标签内有一个 <link> 标签引用外部 CSS 文件;

3. 浏览器又发出 CSS 文件的请求,服务器返回这个 CSS 文件(异步线程);

4. 浏览器继续载入 HTML 中 <body> 部分的代码,并且 CSS 文件已经拿到手了,可以开始渲染页面了;

5. 浏览器在代码中发现一个 <img> 标签引用了一张图片,向服务器发出请求。此时浏览器不会等到图片下载完,而是继续渲染后面的代码;(异步线程)

6. 服务器返回图片文件,由于图片占用了一定面积,影响了后面段落的排布,因此浏览器需要回过头来重新渲染这部分代码;

7. 浏览器发现了一个包含一行 JavaScript 代码的 <script> 标签,赶快运行它,必须等它执行完后面的dom才可以继续解析;

8. JavaScript 脚本执行了这条语句,它命令浏览器隐藏掉代码中的某个 <div>(style.display=”none”)。杯具啊,突然就少了这么一个元素,浏览器不得不重新渲染这部分代码;

9. 终于等到了 </html> 的到来,浏览器泪流满面……

10. 等等还没完,用户点了一下界面中的“换肤”按钮,JavaScript 让浏览器换了一下 <link> 标签的 CSS 路径;

11. 浏览器召集了在座的各位 <div><span><ul><li> 们,“大伙儿收拾收拾行李,咱得重新来过……”,浏览器向服务器请求了新的CSS文件,重新渲染页面。

 

 可总结为如下四个大步骤

1、构建DOM树(parse):渲染引擎解析HTML文档,首先将标签转换成DOM树中的DOM node(包括js生成的标签)生成内容树(Content Tree/DOM Tree);
2、构建渲染树(construct):解析对应的CSS样式文件信息(包括js生成的样式和外部css文件),而这些文件信息以及HTML中可见的指令(如),构建渲染树(Rendering Tree/Frame Tree);
3、布局渲染树(reflow/layout):从根节点递归调用,计算每一个元素的大小、位置等,给出每个节点所应该在屏幕上出现的精确座标;
4、绘制渲染树(paint/repaint):遍历渲染树,使用UI后端层来绘制每个节点。

整体构建过程参考图

Webkit渲染引擎流程如下图:

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Gecko渲染引擎流程如下图:

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如上图,Webkit浏览器和Gecko浏览器渲染流程大致相同,不同的是:

1.Webkit浏览器中的渲染树(render tree),在Gecko浏览器中对应的则是框架树(frame tree),渲染对象(render object)对应的是框架(frame);
2.Webkit中的布局(Layout)过程,在Gecko中称为回流(Reflow),本质是一样的,后文会解释回流的另一层含义–重新布局;
3.Gecko中HTML和DOM树中间多了一层内容池(Content sink),可以理解成生成DOM元素的工厂。

JS操作重构重绘过程图解:

浏览器加载 JavaScript 脚本,主要通过 <script> 元素完成。正常的网页加载流程是这样的。

1. 浏览器一边下载 HTML 网页,一边开始解析。也就是说,不等到下载完,就开始解析。
2. 解析过程中,浏览器发现 <script> 元素,就暂停解析,把网页渲染的控制权转交给 JavaScript 引擎。
3. 如果 <script> 元素引用了外部脚本,就下载该脚本再执行,否则就直接执行代码。
4. JavaScript 引擎执行完毕,控制权交还渲染引擎,恢复往下解析 HTML 网页。

加载外部脚本时,浏览器会暂停页面渲染,等待脚本下载并执行完成后,再继续渲染。原因是JavaScript 代码可以修改 DOM,所以必须把控制权让给它,否则会导致复杂的线程竞赛的问题。


如果外部脚本加载时间很长(一直无法完成下载),那么浏览器就会一直等待脚本下载完成,造成网页长时间失去响应,浏览器就会呈现“假死”状态,这被称为“阻塞效应”。


为了避免这种情况,较好的做法是将 <script> 标签都放在页面底部,而不是头部。这样即使遇到脚本失去响应,网页主体的渲染也已经完成了,用户至少可以看到内容,而不是面对一张空白的页面。如果某些脚本代码非常重要,一定要放在页面头部的话,最好直接将代码写入页面,而不是连接外部脚本文件,这样能缩短加载时间。


脚本文件都放在网页尾部加载,还有一个好处。因为在 DOM 结构生成之前就调用 DOM 节点,JavaScript 会报错,如果脚本都在网页尾部加载,就不存在这个问题,因为这时 DOM 肯定已经生成了。 

三  影响页面渲染速度主要有哪些?

影响页面渲染速度主要有:重排(重构/回流/reflow)和重绘(repaint或redraw)

重绘(repaint或redraw):当盒子的位置、大小以及其他属性,例如颜色、字体大小等都确定下来之后,浏览器便把这些原色都按照各自的特性绘制一遍,将内容呈现在页面上。

重绘是指一个元素外观的改变所触发的浏览器行为,浏览器会根据元素的新属性重新绘制,使元素呈现新的外观。触发重绘的条件:改变元素外观属性。如:color,background-color等。

注意:table及其内部元素可能需要多次计算才能确定好其在渲染树中节点的属性值,比同等元素要多花两倍时间,这就是我们尽量避免使用table布局页面的原因之一。

重排(重构/回流/reflow):当渲染树中的一部分(或全部)因为元素的规模尺寸,布局,隐藏等改变而需要重新构建, 这就称为回流(reflow)。每个页面至少需要一次回流,就是在页面第一次加载的时候。

重绘和重排的关系:在回流的时候,浏览器会使渲染树中受到影响的部分失效,并重新构造这部分渲染树,完成回流后,浏览器会重新绘制受影响的部分到屏幕中,该过程称为重绘。

所以,重排必定会引发重绘,但重绘不一定会引发重排。

触发重排的条件:任何页面布局和几何属性的改变都会触发重排,比如:

1、页面渲染初始化;(无法避免)

2、添加或删除可见的DOM元素;

3、元素位置的改变,或者使用动画;

4、元素尺寸的改变——大小,外边距,边框;

5、浏览器窗口尺寸的变化(resize事件发生时);

6、填充内容的改变,比如文本的改变或图片大小改变而引起的计算值宽度和高度的改变;

7、读取某些元素属性:(offsetLeft/Top/Height/Width, clientTop/Left/Width/Height, scrollTop/Left/Width/Height, width/height, getComputedStyle(), currentStyle(IE) )

重绘重排的代价:耗时,导致浏览器卡慢。

四 如何优化呢?

1、浏览器自己的优化:浏览器会维护1个队列,把所有会引起回流、重绘的操作放入这个队列,等队列中的操作到了一定的数量或者到了一定的时间间隔,浏览器就会flush队列,进行一个批处理。这样就会让多次的回流、重绘变成一次回流重绘。

2、我们要注意的优化:我们要减少重绘和重排就是要减少对渲染树的操作,则我们可以合并多次的DOM和样式的修改。并减少对style样式的请求。

(1)直接改变元素的className

(2)display:none;先设置元素为display:none;然后进行页面布局等操作;设置完成后将元素设置为display:block;这样的话就只引发两次重绘和重排;

(3)不要经常访问浏览器的flush队列属性;如果一定要访问,可以利用缓存。将访问的值存储起来,接下来使用就不会再引发回流;

(4)使用cloneNode(true or false) 和 replaceChild 技术,引发一次回流和重绘;

(5)将需要多次重排的元素,position属性设为absolute或fixed,元素脱离了文档流,它的变化不会影响到其他元素;

(6)如果需要创建多个DOM节点,可以使用DocumentFragment创建完后一次性的加入document;

 

 

 

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