深入浅出浏览器渲染原理

本文深入讲解浏览器渲染原理,包括浏览器工作流程的三个阶段:解析HTML、CSS和JS生成DOM、CSSOM和渲染树,以及布局和绘制过程。讨论了渲染过程中遇到JS文件的处理、回流和重绘的概念及优化,async和defer属性的作用与区别,以及操作DOM导致的性能问题。文章还提到了渲染页面时可能出现的白屏和FOUC现象。

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前言

浏览器的内核是指支持浏览器运行的最核心的程序,分为两个部分的,一是渲染引擎,另一个是JS引擎。渲染引擎在不同的浏览器中也不是都相同的。比如在 Firefox 中叫做 Gecko,在 Chrome 和 Safari 中都是基于 WebKit 开发的。本文我们主要介绍关于 WebKit 的这部分渲染引擎内容以及几个相关的问题。

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浏览器工作大体流程

浏览器工作流程大体分为如下三部分:

1)浏览器会解析三个东西:
  • 一个是HTML/SVG/XHTML,事实上,Webkit有三个C++的类对应这三类文档。解析这三种文件会产生一个DOM Tree。
  • CSS,解析CSS会产生CSS规则树。
  • Javascript,脚本,主要是通过DOM API和CSSOM API来操作DOM Tree和CSS Rule Tree.
2)解析完成后,浏览器引擎会通过DOM Tree 和 CSS Rule Tree 来构造 Rendering Tree。
  • Rendering Tree 渲染树并不等同于DOM树,因为一些像Header或display:none的东西就没必要放在渲染树中了。
  • CSS 的 Rule Tree主要是为了完成匹配并把CSS Rule附加上Rendering Tree上的每个Element。也就是DOM结点。也就是所谓的Frame。
  • 然后,计算每个Frame(也就是每个Element)的位置,这又叫layout和reflow过程。
3)最后通过调用操作系统Native GUI的API绘制。

接下来我们针对这其中所经历的重要步骤,一一详细阐述。

构建DOM

浏览器会遵守一套步骤将HTML 文件转换为 DOM 树。宏观上,可以分为几个步骤:

  • 浏览器从磁盘或网络读取HTML的原始字节,并根据文件的指定编码(例如 UTF-8)将它们转换成字符串。

在网络中传输的内容其实都是 0 和 1 这些字节数据。当浏览器接收到这些字节数据以后,它会将这些字节数据转换为字符串,也就是我们写的代码。

  • 将字符串转换成Token,例如:<html><body>等。Token中会标识出当前Token是“开始标签”或是“结束标签”亦或是“文本”等信息

这时候你一定会有疑问,节点与节点之间的关系如何维护?

事实上,这就是Token要标识“起始标签”和“结束标签”等标识的作用。例如“title”Token的起始标签和结束标签之间的节点肯定是属于“head”的子节点。

上图给出了节点之间的关系,例如:“Hello”Token位于“title”开始标签与“title”结束标签之间,表明“Hello”Token是“title”Token的子节点。同理“title”Token是“head”Token的子节点。

  • 生成节点对象并构建DOM

事实上,构建DOM的过程中,不是等所有Token都转换完成后再去生成节点对象,而是一边生成Token一边消耗Token来生成节点对象。换句话说,每个Token被生成后,会立刻消耗这个Token创建出节点对象。注意:带有结束标签标识的Token不会创建节点对象。

接下来我们举个例子,假设有段HTML文本:

<html>
<head>
    <title>Web page parsing</title>
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