前端面试题之渲染原理

Posted 2021-03-03 bzsheng

浏览器的内核是指支持浏览器运行的最核心的程序，分为JS引擎和渲染引擎两个部分。

页面加载完成的过程

在网页的地址栏中输入url后，浏览器经历了什么样的过程？

• 客户端根据DNS服务器得到域名对应的ip地址；
• 客户端向该ip地址发送http请求；
• 服务器端收到、处理并返回http请求；
• 客户端收到响应并返回内容。
• 客户端渲染

浏览器收到的其实就是html文件，只有HTML格式浏览器才能正确解析。接下来就是浏览器的渲染过程。

页面渲染过程

HTML渲染过程主要分为以下部分：

1、解析HTML，生成DOM树；

2、解析CSS，生成CSS规则树；

3、合并DOM树和CSS规则树，生成render树；

4、布局render树（layout/reflow）；

5、绘制render树（print），绘制页面像素信息；

6、浏览器将各层的信息发送给GUI，GUI将各层合成，显示在屏幕上。

构建DOM树

浏览器根据一定的规则将HTML转换为DOM树，大致可以分为几个步骤：

• 网络中传输的内容其实是0和1这种字节数据，浏览器在收到字节数据后，才将字节数据转换为字符串；
• 当数据转换为字符串以后，浏览器会先将这些字符串通过词法分析转换为标记（token），这一过程叫做标记化。Token中会标识出当前Token是“开始标签”还是“结束标签”亦或是“文本”等信息。
• 结束化结束之后，这些标记紧接着就会被转换为Node，这些Node会根据不同Node之前的联系生成DOM树（Document Object Model）。

除了HTML文件还有CSS文件和JS文件。

构建CSSOM树

构建CSSOM树（CSS Object Model）的过程与构建DOM树是极其相似的。

在这个过程中，浏览器会确定下一个节点的样式，并且这个过程是非常消耗资源的。因为节点的样式可以直接设置，也可以通过继承获得，浏览器必须递归CSSOM树才能确定具体的元素的样式。

构建渲染树

当生成DOM树和CSSOM树之后，下一步就是将这两棵树组合为渲染树。

构建渲染树并不是简单的将两棵树合并起来。渲染树只会包括需要显示的节点和这些节点的样式信息，如果某个节点是display: none的样式，那就不会构建到渲染树中。

那么，浏览器在渲染过程中遇到JS文件会怎么处理？

在渲染过程中，如果遇到<script>就停止渲染，执行JS代码。因为浏览器有GUI渲染线程和JS引擎线程，这两个线程是互斥的，javascript的加载、解析和执行会阻塞渲染。

面试题：“为什么大家普遍把<script scr=""></script>这样的代码放在body最底部？

JS文件不止会阻塞DOM的构建，也会导致CSSOM的构建。不完整的CSSOM是无法使用的，JavaScript想要访问CSSOM并更改它，就必须得到完整的CSSOM。所以导致浏览器在未完成CSSOM的构建的时候想要运行JavaScript。这种情况下，浏览器会先下载和构建CSSOM，然后再执行JavaScript。

<script>标签必须放在底部吗？

并不是必须放在底部，我们可以为script标签添加属性：

• defer属性，表示js文件会并行下载，但是会放到HTML解析完成后顺序执行。
• async属性，对于没有任何依赖的js文件可以使用，表示JS文件下载和解析不会阻塞渲染。

async与defer的区别在于，如果已经加载好，就会开始执行，即使仍在HTML解析阶段，所以这种方式加载的JavaScript依然会阻塞load事件。

async-scrapt可能在DOMContentLoaded触发直线或之后执行，但一定在load之前执行，所以多个async-script的执行顺序是不确定的。

布局和绘制

在这个过程中，浏览器要弄清楚各个节点在页面中的确切位置和大小，通常这一行为也被成为自动重排。

布局流程的输出是一个“盒模型”，它会精确的捕获每个元素在窗口的确切位置和大小，所有相对测量值，都会转换为绝对值。

布局完成后，浏览器立即发出“Print Setup”和“Paint”事件，将渲染树转换成屏幕上的元素。

重绘（Repaint）和回流（reflow）

• 重绘是当前节点需要更改外观而不会影响布局的，比如改变color属性。
• 回流是布局或者几何属性需要改变。

回流必定发生重绘，重绘不一定发生回流。回流所需要的成本远大于重绘，因为回流很可能会导致跟该节点相关的很多节点的回流。

会导致性能问题的操作：

• 改变window大小
• 改变字体
• 添加和删除样式
• 文字改动
• 定位或者浮动
• 盒模型

因为很多操作都会消耗GPU，所以我们需要规避一些操作减少重绘和回流的次数：

• 使用transfrom代替top
• 使用visibility代替display: none（前者引起重绘，后者引起回流）
• 不要把节点的属性值放在一个循环里当成循环的变量
• 不要使用table布局（小改动可能造成整个table重新布局）
• CSS选择符从右往左匹配查找，避免节点层级过多
• 动画实现的速度的选择，动画速度越快，回流次数越多，或者选择使用requestAnimationFrame
• 将频繁重绘或回流的节点设置为图层，图层能够阻止该节点影响到别的节点。

总结

知道了这么多东西，我们会选择一些优化策略：

1、从文件大小考虑

2、将css放在头部，将js放在尾部

3、减少资源请求数量

4、下载的内容是否要在首屏上使用

5、script标签的使用加defer或async属性。