浏览器是如何渲染页面的?

当浏览器的网络线程收到 HTML 文档后,会产生一个渲染任务,并将其传递给渲染主线程的消息队列。
在事件循环机制的作用下,渲染主线程取出消息队列中的染任务,开启染流程。
整个渲染流程分为多个阶段,分别是: HTML 解析、样式计算、布局、分层、绘制、分块、光栅化、画每个阶段都有明确的输入输出,上一个阶段的输出会成为下一个阶段的输入。这样,整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。

一.渲染的第一步是解析 HTML. Parse html

解析过程中遇到 CSS 解析 CSS,遇到 JS 执行 JS。为了提高解析效率,浏览器在开始解析前,会启动一个预解析的线程,率先下载 HTML中的外部 CSS 文件和 外部的 JS 文件。

如果主线程解析到 link 位置,此时外部的 CSS 文件还没有下载解析好,主线程不会等待,继续解析后续的这是因为下载和解析 CSS 的工作是在预解析线程中进行的。这就是CSS不会阻塞 HTML 解析的根本原因。(因为它是跑在不同的线程上)

css解析

1 HTML 解析过程中遇到 CSS 代码怎么办?
为了提高解析效率,浏览器会启动一个预解析器率先下载和解析CSS
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---优点:
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如果主线程解析到 script 位置,会停止解析 HTML,转而等待 JS 文件下载好,并将全局代码解析执行完成后,才能继续解析 HTML。这是因为 JS 代码的执行过程可能会修改当前的 DOM 树,所以 DOM 树的生成必须暂停。这就是 JS 会阻塞 HTML 解析的根本原因。

Js解析


HTML 解析过程中遇到 JS 代码怎么办?
渲染主线程遇到 JS 时必须暂停一切行为,等待下载执行完后才能继续预解析线程可以分担一点下载 JS 的任务
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第一步完成后,会得到 DOM 树和 CSSOM 树,浏览器的默认样式、内部样式、外部样式、行内样式均会包含在CSSOM 树中。

二.渲染的下一步是样式计算。compute style

主线程会遍历得到的 DOM 树,依次为树中的每个节点计算出它最终的样式,称之为 Computed Style。在这一过程中,很多预设值会变成绝对值,比如red会变成rgb(255,0,0);相对单位会变成绝对单位,比如 em 会变成 pX
这一步完成后,会得到一棵带有样式的DOM 树。

三.接下来是布局,布局完成后会得到布局树Layout。

布局阶段会依次遍历 DOM 树的每一个节点,计算每个节点的几何信息。例如节点的宽高、相对包含块的位置。
大部分时候,DOM 树和布局树并非一一对应。
比如 display:none 的节点没有几何信息,因此不会生成到布局树;又比如使用了伪元素选择器,虽然 DOM树中不存在这些伪元素节点,但它们拥有几何信息,所以会生成到布局树中。还有匿名行盒、匿名块盒等等都会导致 DOM 树和布局树无法-一对应。

布局layout

内容必须在行盒中
行盒和块盒不能相邻
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四.下一步是 分层 Layer

主线程会使用一套复杂的策略对整个布局树中进行分层,分层的好处在于,将来某一个层改变后,仅会对该层进行后续处理,从而提升效率。滚动条、堆叠上下文、transform、opacity 等样式都会或多或少的影响分层结果,也可以通过 wiLL-change 属性更大程度的影响分层结果。

五.绘制 Paint

下一步是绘制
主线程会为每个层单独产生绘制指令集(一条一条指令的集合),用于描述这一层的内容该如何画出来。
渲染主线程的工作到此为止,剩余步骤交给其他线程完成
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六.分块 Tiling

分块会将每一层分为多个小的区域
分块也有优先级,常见的是分块绘制 浏览器视口区域优先,需要先显示出来
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分块的工作是交给多个线程(Thread)同时进行的
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完成绘制后

主线程将每个图层的绘制信息提交给合成线程,剩余工作将由合成线程完成。
合成线程首先对每个图层进行分块,将其划分为更多的小区域。
它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。

七.分块完成后进入光栅化阶段。光栅化 Raster

合成线程会将块信息交给 GPU 进程,以极高的速度完成光栅化。GPU 进程会开启多个线程来完成光栅化,并且优先处理靠近视口区域的块光栅化的结果,就是一块一块的位图

光栅化是将每个块变成位图
优先处理靠近视口的块
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此过程会用到 GPU 加速
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八.画 Draw

最后一个阶段就是画了
合成线程拿到每个层、每个块的位图后,坐成一个个「指引(quad)」信息。指引会标识出每个位图应该画到屏幕的哪个位置,以及会考虑到旋转、缩放等变形变形发生在合成线程,与渲染主线程无关,这就是 transform 效率高的本质原因。合成线程会把 quad 提交给GPU进程,由 GPU 进程产生系统调用,提交给 GPU 硬件,完成最终的屏幕成像。
合成线程计算出每个位图在屏幕上的位置,交给GPU进行最终呈现
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完整流程图:
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面试题

什么是 reflow?
reflow 的本质就是重新计算 layout 树。
当进行了会影响布局树的操作后,需要重新计算布局树,会引发 1ayout。为了避免连续的多次操作导致布局树反复计算,浏览器会合并这些操作,当JS 代码全部完成后再进行统一计算。所以,改动属性造成的 reflow 是异步完成的。也同样因为如此,当 JS 获取布局属性时,就可能造成无法获取到最新的布局信息。浏览器在反复权衡下,最终决定获取属性立即 reflow。
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什么是 repaint? 重绘
repaint 的本质就是重新根据分层信息计算了绘制指令。
当改动了可见样式后,就需要重新计算,会引发repaint。
由于元素的布局信息也属于可见样式,所以reflow 一定会引起 repaint。
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为什么 transform 的效率高?
因为 transform 既不会影响布局也不会影响绘制指令,它影响的只是渲染流程的最后一个「draw」阶段由于 draw 阶段在合成线程中,所以 transform 的变化几乎不会影响渲染主线程。反之,渲染主线程无论如何忙碌,也不会影响 transform 的变化。
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最后修改:2025 年 03 月 26 日
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