浏览器渲染机制

作者: 图恩分类: 编程开发阅读: 826发布时间： 2021-08-15 16:07:45

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

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。

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：

浏览器渲染原理及流程

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

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、布局或重排（Reflow）。

参考链接：

什么时候会触发布局

DOM元素的大小和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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