浏览器从输入URL到页面渲染过程 ——页面渲染流程
之前我有總結過一篇經典面試題：瀏覽器從輸入URL到頁面渲染過程 ，接下里我將對某些知識點進行更細致的解析。
瀏覽器從輸入URL到頁面渲染過程 系列文章：
（一）：瀏覽器從輸入URL到頁面渲染過程 —— 瀏覽器的進程與線程
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瀏覽器從輸入URL到頁面渲染過程 ——頁面渲染流程
瀏覽器的渲染機制很復雜，從輸入HTML到頁面輸出大致分為以下這些步驟：
構建DOM樹 > 構建styleSheets樹 > 布局 > 分層 > 繪制 >分塊 > 光柵化 > 合成
構建DOM樹
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為什么要構建 DOM 樹？
因為瀏覽器無法直接理解和使用 HTML，所以需要將 HTML 轉換為瀏覽器能夠理解的結構——DOM 樹。
什么是樹結構：節點與節點之間通過父子關系相連接。
具體流程如下：
我們在chrome的控制臺輸入：document ，便能看到此DOM樹結構：
雖然 DOM樹 和 HTML 看起來并沒有什么的區別，但是DOM樹在內存中是以樹狀結構存儲的，可以被JS代碼所查詢操作。例如：
樣式計算（構建styleSheets）
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為什么要構建 styleSheets ？
和 HTML 文件一樣，瀏覽器也是無法直接理解這些純文本的 CSS 樣式，所以當渲染引擎接收到 CSS 文本時，會執行一個轉換操作，將 CSS 文本轉換為瀏覽器可以理解的結構——styleSheets。
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什么是瀏覽器可以理解的style?
rem/em ————> px
color: blue ————> rgb(0, 0, 255)
font-weight: blod ————> 700
… -
CSS來源有哪些呢？
1、通過 link 引用的外部 CSS 文件
2、< style >標記內的 CSS
3、元素的 style 屬性內嵌的 CSS
如果這三個地方都有對同一標簽進行樣式定義，或者該標簽沒有被定義樣式，那它的最終樣式會是什么樣的呢？這時候，就需要進行樣式計算了。
樣式計算規則：繼承規則、層疊規則
繼承規則：當前標簽的樣式繼承了其所有父標簽的樣式。
層疊規則：多個樣式同時作用于該標簽時，進行樣式層疊。
當然，我們在控制臺輸入 document.styleSheets 看到styleSheets結構：
布局（構建render樹）
有了 DOM樹 和 styleSheets樹，接下來我們就可以將兩棵樹進行合并，生成render樹。
在生成render樹時，瀏覽器首先遍歷 DOM 樹中的所有可見節點，并把這些節點加到布局樹中，而不可見的節點會被布局樹忽略掉，如 head 標簽下面的全部內容，再比如 body.div.span 這個元素，因為它的屬性包含 dispaly:none，所以這個元素也沒有被包進布局樹。
當然，這只是第一步，光有這些標簽和對應的樣式是無法繪出頁面圖的，渲染進程還需要計算出每一個標簽所對應在頁面上的物理位置，再將其位置存儲到render樹中。
分層
雖然有了render樹及對應的物理坐標，但瀏覽器也不能直接進行頁面繪制，因為頁面上還涉及許多復雜的樣式：transform， animation 動畫、scroll，z-indexing改變層級等等，瀏覽器則為這些特殊的節點建立一個對應圖層，生成圖層樹（LayerTree），將這些圖層合并在一起，就是一整個頁面的樣式（類似于 photoshop 的圖層）。
那什么時候會被提升為一個專門的圖層，哪些應該被包含在同一圖層？
1、擁有層疊上下文屬性的元素
什么是層疊上下文？其實就是我們熟悉使用的z-index，MDN上是這么定義的：
其中有一句話很重要：
不知你在使用z-index時，有沒有遇到這樣一個情況：
有時，你想要某一個圖片或者文字 置于 某一塊 的上方，于是使用z-index進行層級提升，但是就算設置了z-index確沒有起作用。
正式因為 子級層疊上下文的 z-index 值只在父級中才有意義 ，只有當 父級的 position 為 absolut 或者 relative 時才有效。
2、需要剪裁的地方也會被創建為圖層。
當父容器的寬高不足以撐起子容器的寬高，出現滾動條 或者 設置 父容器 為overflow :hode 等等，子容器頁面就會被裁剪，這時瀏覽器也會為其創建出單獨的圖層。
如何查看圖層？
打開 chrome 控制臺，選擇 Layers, 點擊旋轉按鈕，對圖層進行拖拽到有一定的傾斜度時，便能很直觀的看到頁面的圖層分布 :
繪制
創建完圖層后，接下來就是對圖層進行繪制繪制，簡單的說就是將圖層重疊在一起。
如果給我們一張圖，我們會怎樣進行繪制呢？
一般我們會對這張圖進行拆分：
1、先畫出最外層的紅色框圖
2、在畫出中間層綠色框圖
3、最后畫出里面層黃色框圖
瀏覽器也是如此，將這些圖層拆分為一條條的指令，然后一條一條逐步執行，最后進行繪制：
分塊
為什么需要分塊？ 再此之前我們需要了解一下什么是視口：我們在當前屏幕區域能看到的模塊就叫視口。當頁面內容很長時，頁面就會出現滾動條，但是當前視口大小有限，我們只能看到一部分，所以在這種情況下，要繪制出所有圖層內容的話，就會產生太大的開銷，而且也沒有必要。
這個時候渲染進程會再次將這些圖層分成很多圖塊。
格珊化
什么是格珊化？
渲染進程將這些圖層分成很多圖塊后，然后按照視口附近的圖塊來通過 柵格化 優先生成位圖。所謂柵格化，是指將圖塊轉換為位圖。而圖塊是柵格化執行的最小單位。
最后，我們來看一張流程圖：
之前的生成DOM樹、styleSheets樹、render 樹、分層、繪制都是在渲染引起的主線程中運行的， 繪制列表記錄好繪制順序和繪制指令的列表后，將其提交給渲染引擎中的合成線程，渲染進程還維護了一個柵格化的線程池，所有的圖塊柵格化都是在線程池內執行的。通常，柵格化過程都會使用 GPU 來加速生成，使用 GPU 生成位圖的過程叫快速柵格化，或者 GPU 柵格化，生成的位圖被保存在 GPU 內存中。
合成與顯示
一旦所有圖塊都被光柵化，合成線程就會生成一個繪制圖塊的命令——“DrawQuad”，然后將該命令提交給瀏覽器進程。瀏覽器進程里面有一個叫 viz 的組件，用來接收合成線程發過來的 DrawQuad 命令，然后根據 DrawQuad 命令，將其頁面內容繪制到內存中，最后再將內存顯示在屏幕上。
至此，整個渲染流程就走完了，總結為以下8步：
1、渲染進程將 HTML 內容轉換為能夠讀懂的 DOM 樹結構。
2、渲染引擎將 CSS 樣式表轉化為瀏覽器可以理解的 styleSheets樹，并計算好 DOM 節點的樣式。
3、將DOM與styleSheets樹進行合成，創建布局（render）樹，并計算元素的布局信息。
4、對布局樹進行分層，并生成分層樹。為每個圖層生成繪制列表，并將其提交到合成線程。
5、合成線程將圖層分成圖塊。
6、在光柵化線程池中將圖塊轉換成位圖。
7、合成線程發送繪制圖塊命令 DrawQuad 給瀏覽器進程。
8、瀏覽器進程根據 DrawQuad 消息生成頁面，并顯示到顯示器上。
最后拋出兩個問題：
1、為什么在優化 Web 性能的方法中，減少重繪、重排是一種很好的優化方式？
結合上文我們了解到，在布局這一過程中，將DOM樹與styleSheets 合成render樹后，渲染進程還需要計算出每一個標簽所對應在頁面上的物理位置，再將其位置存儲到render樹中，在執行下一步。
如果我們對頁面進行了重排（改變標簽的寬高、顯示隱藏等物理層面的幾何屬性），那么渲染引擎將會把這一整套渲染流程重新跑一遍，浪費時間和空間。
如果我們對頁面進行了重繪（改變標簽的顏色、類名等樣式屬性），那么渲染引擎會直接進入 繪制 階段，相較與重排，也提升了不少性能。
如果我們的操作不涉及重排和重繪，那么渲染引擎會直接進入 合成 階段，大大的提高了性能。
2、如果下載 CSS/JS 文件阻塞了，會阻塞 DOM 樹的合成嗎？會阻塞頁面的顯示嗎？
答案是肯定的，不論CSS還是JS文件下載阻塞，都會阻塞后續的流程。當從服務器接收HTML頁面的第一批數據時，DOM解析器就開始工作了。
第一種情況：在解析過程中，如果遇到了JS腳本，如下所示：
那么DOM解析器會先執行JavaScript腳本，執行完成之后，再繼續往下解析。
第二種情況：我們內聯的腳本替換成js外部文件，如下所示：
<html><body>哈哈哈<script type="text/javascript" src="foo.js"></script></body> </html>這種情況下，當解析到JavaScript的時候，會先暫停DOM解析，并下載foo.js文件，下載完成之后執行該段JS文件，然后再繼續往下解析DOM。這就是JavaScript文件為什么會阻塞DOM渲染。
第三種情況，還是看下面代碼：
<html><head><style type="text/css" src = "theme.css" /></head><body><p>哈哈哈</p><script>let e = document.getElementsByTagName('p')[0]e.style.color = 'blue'</script></body> </html>當我在JavaScript中訪問了某個元素的樣式，那么這時候就需要等待這個樣式被下載完成才能繼續往下執行，所以在這種情況下，CSS也會阻塞DOM的解析。
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以上是生活随笔為你收集整理的浏览器从输入URL到页面渲染过程 ——页面渲染流程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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