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文章目录󰁋
  1. 一、浏览器如何渲染网页
  2. 二、浏览器渲染五个阶段
    1. 2.1 第一步:解析HTML标签,构建DOM树
    2. 2.2 第二步:解析CSS标签,构建CSSOM树
    3. 2.3 第三步:把DOM和CSSOM组合成渲染树(render tree)
    4. 2.4 第四步:在渲染树的基础上进行布局,计算每个节点的几何结构
    5. 2.5 调用 GPU 绘制,合成图层,显示在屏幕上
  3. 三、渲染优化相关
    1. 3.1 Load 和 DOMContentLoaded 区别
    2. 3.2 图层
    3. 3.3 重绘(Repaint)和回流(Reflow)
    4. 3.4 常见引起回流属性和方法
    5. 3.5 减少重绘和回流

浏览器渲染原理

一、浏览器如何渲染网页

概述:浏览器渲染一共有五步

  1. 处理 HTML 并构建 DOM 树。
  2. 处理 CSS构建 CSSOM 树。
  3. DOMCSSOM 合并成一个渲染树。
  4. 根据渲染树来布局,计算每个节点的位置。
  5. 调用 GPU 绘制,合成图层,显示在屏幕上

第四步和第五步是最耗时的部分,这两步合起来,就是我们通常所说的渲染

具体如下图过程如下图所示

image.png

image.png

渲染

  • 网页生成的时候,至少会渲染一次
  • 在用户访问的过程中,还会不断重新渲染

重新渲染需要重复之前的第四步(重新生成布局)+第五步(重新绘制)或者只有第五个步(重新绘制)

  • 在构建 CSSOM 树时,会阻塞渲染,直至 CSSOM树构建完成。并且构建 CSSOM 树是一个十分消耗性能的过程,所以应该尽量保证层级扁平,减少过度层叠,越是具体的 CSS 选择器,执行速度越慢
  • HTML 解析到 script 标签时,会暂停构建 DOM,完成后才会从暂停的地方重新开始。也就是说,如果你想首屏渲染的越快,就越不应该在首屏就加载 JS 文件。并且CSS也会影响 JS 的执行,只有当解析完样式表才会执行 JS,所以也可以认为这种情况下,CSS 也会暂停构建 DOM

二、浏览器渲染五个阶段

2.1 第一步:解析HTML标签,构建DOM树

在这个阶段,引擎开始解析html,解析出来的结果会成为一棵dom
dom的目的至少有2

  • 作为下个阶段渲染树状图的输入
  • 成为网页和脚本的交互界面。(最常用的就是getElementById等等)

当解析器到达script标签的时候,发生下面四件事情

  1. html解析器停止解析,
  2. 如果是外部脚本,就从外部网络获取脚本代码
  3. 将控制权交给js引擎,执行js代码
  4. 恢复html解析器的控制权

由此可以得到第一个结论1

  • 由于<script>标签是阻塞解析的,将脚本放在网页尾部会加速代码渲染。
  • deferasync属性也能有助于加载外部脚本。
  • defer使得脚本会在dom完整构建之后执行;
  • async标签使得脚本只有在完全available才执行,并且是以非阻塞的方式进行的

2.2 第二步:解析CSS标签,构建CSSOM树

  • 我们已经看到html解析器碰到脚本后会做的事情,接下来我们看下html解析器碰到样式表会发生的情况
  • js会阻塞解析,因为它会修改文档(document)。css不会修改文档的结构,如果这样的话,似乎看起来css样式不会阻塞浏览器html解析。但是事实上 css样式表是阻塞的。阻塞是指当cssom树建立好之后才会进行下一步的解析渲染

通过以下手段可以减轻cssom带来的影响

  • script脚本放在页面底部
  • 尽可能快的加载css样式表
  • 将样式表按照media typemedia query区分,这样有助于我们将css资源标记成非阻塞渲染的资源。
  • 非阻塞的资源还是会被浏览器下载,只是优先级较低

2.3 第三步:把DOM和CSSOM组合成渲染树(render tree)

image.png

2.4 第四步:在渲染树的基础上进行布局,计算每个节点的几何结构

布局(layout):定位坐标和大小,是否换行,各种position, overflow, z-index属性

2.5 调用 GPU 绘制,合成图层,显示在屏幕上

将渲染树的各个节点绘制到屏幕上,这一步被称为绘制painting

三、渲染优化相关

3.1 Load 和 DOMContentLoaded 区别

  • Load 事件触发代表页面中的 DOMCSSJS,图片已经全部加载完毕。
  • DOMContentLoaded 事件触发代表初始的 HTML 被完全加载和解析,不需要等待 CSSJS,图片加载

3.2 图层

一般来说,可以把普通文档流看成一个图层。特定的属性可以生成一个新的图层。不同的图层渲染互不影响,所以对于某些频繁需要渲染的建议单独生成一个新图层,提高性能。但也不能生成过多的图层,会引起反作用。

通过以下几个常用属性可以生成新图层

  • 3D 变换:translate3dtranslateZ
  • will-change
  • videoiframe 标签
  • 通过动画实现的 opacity 动画转换
  • position: fixed

3.3 重绘(Repaint)和回流(Reflow)

重绘和回流是渲染步骤中的一小节,但是这两个步骤对于性能影响很大

  • 重绘是当节点需要更改外观而不会影响布局的,比如改变 color 就叫称为重绘
  • 回流是布局或者几何属性需要改变就称为回流。

回流必定会发生重绘,重绘不一定会引发回流。回流所需的成本比重绘高的多,改变深层次的节点很可能导致父节点的一系列回流

以下几个动作可能会导致性能问题

  • 改变 window 大小
  • 改变字体
  • 添加或删除样式
  • 文字改变
  • 定位或者浮动
  • 盒模型

很多人不知道的是,重绘和回流其实和 Event loop 有关

  • Event loop 执行完Microtasks 后,会判断 document 是否需要更新。因为浏览器是 60Hz 的刷新率,每 16ms 才会更新一次。
  • 然后判断是否有 resize 或者 scroll ,有的话会去触发事件,所以 resizescroll 事件也是至少 16ms才会触发一次,并且自带节流功能。
  • 判断是否触发了 media query
  • 更新动画并且发送事件
  • 判断是否有全屏操作事件
  • 执行 requestAnimationFrame 回调
  • 执行 IntersectionObserver 回调,该方法用于判断元素是否可见,可以用于懒加载上,但是兼容性不好
  • 更新界面
  • 以上就是一帧中可能会做的事情。如果在一帧中有空闲时间,就会去执行 requestIdleCallback 回调

常见的引起重绘的属性

  • color
  • border-style
  • visibility
  • background
  • text-decoration
  • background-image
  • background-position
  • background-repeat
  • outline-color
  • outline
  • outline-style
  • border-radius
  • outline-width
  • box-shadow
  • background-size

3.4 常见引起回流属性和方法

任何会改变元素几何信息(元素的位置和尺寸大小)的操作,都会触发重排,下面列一些栗子

  • 添加或者删除可见的DOM元素;
  • 元素尺寸改变——边距、填充、边框、宽度和高度
  • 内容变化,比如用户在input框中输入文字
  • 浏览器窗口尺寸改变——resize事件发生时
  • 计算 offsetWidthoffsetHeight 属性
  • 设置 style 属性的值

回流影响的范围

由于浏览器渲染界面是基于流失布局模型的,所以触发重排时会对周围DOM重新排列,影响的范围有两种

  • 全局范围:从根节点html开始对整个渲染树进行重新布局。
  • 局部范围:对渲染树的某部分或某一个渲染对象进行重新布局

全局范围回流

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<body>
<div class="hello">
<h4>hello</h4>
<p><strong>Name:</strong>BDing</p>
<h5>male</h5>
<ol>
<li>coding</li>
<li>loving</li>
</ol>
</div>
</body>

p节点上发生reflow时,hellobody也会重新渲染,甚至h5ol都会收到影响

局部范围回流

用局部布局来解释这种现象:把一个dom的宽高之类的几何信息定死,然后在dom内部触发重排,就只会重新渲染该dom内部的元素,而不会影响到外界

3.5 减少重绘和回流

使用 translate 替代 top

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<div class="test"></div>
<style>
.test {
position: absolute;
top: 10px;
width: 100px;
height: 100px;
background: red;
}
</style>
<script>
setTimeout(() => {
// 引起回流
document.querySelector('.test').style.top = '100px'
}, 1000)
</script>
  • 使用 visibility 替换 display: none ,因为前者只会引起重绘,后者会引发回流(改变了布局)
  • DOM 离线后修改,比如:先把 DOMdisplay:none (有一次 Reflow),然后你修改100次,然后再把它显示出来
  • 不要把 DOM 结点的属性值放在一个循环里当成循环里的变量
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for(let i = 0; i < 1000; i++) {
// 获取 offsetTop 会导致回流,因为需要去获取正确的值
console.log(document.querySelector('.test').style.offsetTop)
}
  • 不要使用 table 布局,可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局
  • 动画实现的速度的选择,动画速度越快,回流次数越多,也可以选择使用 requestAnimationFrame
  • CSS选择符从右往左匹配查找,避免 DOM深度过深
  • 将频繁运行的动画变为图层,图层能够阻止该节点回流影响别的元素。比如对于 video标签,浏览器会自动将该节点变为图层。

image.png

重绘与回流

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