浏览器渲染机制

前言

渲染机制包括的内容:

  • 什么是DOCTYPE及作用

  • 浏览器渲染过程。面试经常会问:在浏览器中输入url,发生了哪些事情。其中有一部就是浏览器的渲染过程。

  • Reflow:重排。面试官问完了渲染机制,一般会紧接着问重排Reflow,你可千万别说你没听过。

  • Repaint:重绘

  • Layout:布局。这里的Layout指的是浏览器的Layout。

什么是DOCTYPE及作用

定义

DTD(Document Type Definition):文档类型定义。

是一系列的语法规则,用来定义XML或者(X)HTML文件类型。浏览器会使用DTD来判断文本类型,决定使用何种协议来解析,以及切换浏览器模式。(说白了就是:DTD就是告诉浏览器,我是什么文档类型,你要用什么协议来解析我)

DOCTYPE:用来声明DTD规范。

一个主要的用途便是文件的合法性验证。如果文件代码不合法,那么浏览器解析时便会出现一些差错。(说白了,DOCTYPE就是用来声明DTD的)

常见的DOCTYPE声明有几种

面试官紧接着会问,常见的 DOCTYPE 有哪些,以及 HTML5 的 DOCTYPE 怎么写。

1、HTML 4.01 Strict:(严格的)

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">

PS:该DTD包含所有的HTML元素和属性,但不包括展示性的和弃用的元素(比如 font、u下划线等,这些是被废弃了的)。

2、HTML 4.01 Transitional:(传统的)

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">

PS:该DTD包含所有的HTML元素和属性,但包括展示性的和弃用的元素(比如 font、u下划线等)。

3、HTML 5:

<!DOCTYPE html>

总结:

面试时,不会让你写出 HTML 4.01的写法,因为大家都记不住。但是要记住 HTML 5 的写法,别看它简单,知道的人还真不多。

面试时,可以这样回答: HTML 4.01 中有两种写法,一种是严格的,一种是传统的;并且答出二者的区别。 HTML 5的写法是<!DOCTYPE html>

浏览器的渲染过程

渲染树

图片[1]-浏览器渲染机制

上方图片的来源:Google 官方 | 渲染树构建、布局及绘制

渲染树包含了网页中有哪些节点、节点的从属关系、以及节点的CSS样式(大小、颜色等)。

浏览器下载完html文档之后,第一步是先将其解析成文本。而html标签是由一对一对的尖括号表述的,可以被浏览器解析为有含义的标记。这些标记被翻译成节点对象,存放到链型数据结构中。这些节点被称之为DOM对象,这个链型数据结构就是渲染树

渲染过程(重要)

浏览器的渲染过程非常复杂,面试时找重点说就行,不然太耗时间。如何快速简洁地描述清楚,是关键。来看看下面这张图。

图片[2]-浏览器渲染机制

渲染过程中,涉及到以下几个概念:

  • DOM树(DOM Tree):浏览器将HTML标签解析成树形的数据结构。DOM树包含了有哪些节点,以及节点之间的从属关系(嵌套关系)。

  • CSSOM(CSS Rule Tree):浏览器将CSS解析成树形的数据结构。CSSOM包含了节点的CSS样式(大小、颜色等)。

  • 渲染树(Render Tree): DOM 树与 CSSOM 树合并后形成渲染树。渲染树只包含渲染网页所需的节点(但并不知道位置)。

  • 布局(Layout): 计算出每个节点在屏幕中的位置和大小

  • 绘制(Painting):按照算出来的规则,通过显卡,把内容画出来。

  • composite:合成。浏览器在绘制的时候,一开始不会把所有的内容都画在同一层上。需要把这些内容画在不同的曾上,最终合并到一起,并显示在屏幕上。

参考链接:

关键渲染路径

说到渲染,就不得不提到“关键渲染路径”,它描述的是渲染从触发到绘制的过程。浏览器渲染经历了五个阶段:

JavaScript/CSS --> Style --> Layout --> Paint --> Composite

图片[3]-浏览器渲染机制

上方图片的来源:https://developers.google.com/web/fundamentals/performance/rendering

关键渲染路径描述的是渲染从触发到绘制的全过程,一共经历了五个阶段:

(1)触发视觉的变化:通过JS、CSS代码来触发页面上的视觉变化。比如通过 jQuery添加节点、通过CSS添加动画,都可以触发视觉上的变化。

(2)Style:浏览器对样式进行计算。匹配选择器,计算哪些CSS受到了影响。

(3)layout:同上一段。

(4)painting:同上一段。

(5)conmposite:同上一段。

理论上,上面的五个步骤都是必须要经历的。布局和绘制是关键渲染路径中,最重要、开销最高的两个步骤。

但是,有些样式并不会影响布局,也不会影响绘制。所以,浏览器对这方面的性能进行了优化,并不一定要经历布局和绘制这两个过程。这就需要我们先了解一下「重排」和「重绘」这两个概念。详见下一段。

布局/回流/重排

定义

布局 layout:

渲染对象在创建完成并添加到渲染树时,是将DOM节点和它对应的样式结合起来,并不包含位置和大小信息。

我们还需要通过 Layout 布局阶段,来计算它们在设备视口(viewport)内的确切位置和大小,计算这些值的过程称为回流布局重排(Reflow)

参考链接:

什么时候会触发布局

DOM元素的大小位置发生变化的时候,会触发布局。

  • 增加、删除DOM元素

  • display: none

  • 移动元素位置,或是增加动画

  • 修改CSS样式时(宽高、display 为none等,都是通过css样式来修改的)

  • offsetLeft、scrollTop、clientWidth

  • 修改浏览器窗口大小时(即Resize窗口,移动端没有这个问题),或是滚动的时候,有可能会触发(具体要看浏览器的规则)。

  • 修改网页的默认字体时(这个很消耗性能)。

面试总结:

首先要答出 Reflow 定义;其次,什么时候触发,至少要答出两条。更进一步,面试官可能还会问你怎么避免reflow,这个可以自己去查查。

绘制/重绘

定义

绘制 paint:当各种盒子的位置、大小以及其他属性,例如颜色、字体大小等都确定下来后,浏览器便把这些元素都按照各自的特性绘制一遍,于是页面的内容出现了,这个过程也称之为 Repaint(重绘制)。

说白了,页面要呈现的内容,统统画在屏幕上,这就叫 Repaint。

什么时候触发绘制

  • DOM改动

  • CSS改动

其实,就是判断当视觉上是否发生变化(无论这个变化是通过DOM改动还是CSS改动)。只要页面显示的内容不一样了,肯定要 Repaint。

面试总结:

面试官经常会问:“如何尽量减少Repaint的频率?”

注意, reflow是问“怎么避免”,repaint是问“怎么减少”。Repaint是无法避免的,否则就成了静态页面了。

答案

(1)如果需要创建多个DOM节点,可以使用DocumentFragment创建完,然后一次性地加入document。(加一个节点,就repaint一次,不太好)

(2)将元素的display设置为”none”,完成修改后再把display修改为原来的值。

参考链接:如何减少浏览器repaint和reflow ?

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图片[4]-浏览器渲染机制

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