浏览器渲染原理
问题
浏览器渲染原理
渲染过程
1. 浏览器接收到 HTML ⽂件并转换为 DOM 树
当我们打开⼀个⽹⻚时，浏览器都会去请求对应的 HTML ⽂件。虽然平时我 们写代码时都会分为 JS 、 CSS 、 HTML ⽂件，也就是字符串，但是计算机 硬件是不理解这些字符串的，所以在⽹络中传输的内容其实都是 0 和 1 这些字节数据。当浏览器接收到这些字节数据以后，它会将这些字节数据转换为 字符串，也就是我们写的代码。
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 ），这⼀过程在词法分析中叫做标记化（ tokenization ）
那么什么是标记呢？这其实属于编译原理这⼀块的内容了。简单来说，标记还 是字符串，是构成代码的最⼩单位。这⼀过程会将代码分拆成⼀块块，并给这 些内容打上标记，便于理解这些最⼩单位的代码是什么意思
当结束标记化后，这些标记会紧接着转换为 Node ，最后这些 Node 会根据 不同 Node 之前的联系构建为⼀颗 DOM 树
以上就是浏览器从⽹络中接收到 HTML ⽂件然后⼀系列的转换过程 当然，在解析 HTML ⽂件的时候，浏览器还会遇到 CSS 和 JS ⽂件，这时 候浏览器也会去下载并解析这些⽂件，接下来就让我们先来学习浏览器如何解 析 CSS ⽂件
2. 将 CSS ⽂件转换为 CSSOM 树
其实转换 CSS 到 CSSOM 树的过程和上⼀⼩节的过程是极其类似的
在这⼀过程中，浏览器会确定下每⼀个节点的样式到底是什么，并且这⼀过程其实是很消 耗资源的。因为样式你可以⾃⾏设置给某个节点，也可以通过继承获得。在这⼀过程中， 浏览器得递归 CSSOM 树，然后确定具体的元素到底是什么样式。
如果你有点不理解为什么会消耗资源的话，我这⾥举个例⼦
<div>
<a> <span></span> </a>
</div>
<style>
span {
color: red;
}
div > a > span {
color: red;
}
</style>
对于第⼀种设置样式的⽅式来说，浏览器只需要找到⻚⾯中所有的 span 标 签然后设置颜⾊，但是对于第⼆种设置样式的⽅式来说，浏览器⾸先需要找到 所有的 span 标签，然后找到 span 标签上的 a 标签，最后再去找到 div 标签，然后给符合这种条件的 span 标签设置颜⾊，这样的递归过程 就很复杂。所以我们应该尽可能的避免写过于具体的 CSS 选择器，然后对于 HTML 来说也尽量少的添加⽆意义标签，保证层级扁平
3. ⽣成渲染树
当我们⽣成 DOM 树和 CSSOM 树以后，就需要将这两棵树组合为渲染树
在这⼀过程中，不是简单的将两者合并就⾏了。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，那么就不会在渲染树中显示。
当浏览器⽣成渲染树以后，就会根据渲染树来进⾏布局（也可以叫做回流），然后调⽤ GPU 绘制，合成图层，显示在屏幕上。对于这⼀部分的内容因为过于底层，还涉及到了硬 件相关的知识，这⾥就不再继续展开内容了。
21.2 为什么操作 DOM 慢
想必⼤家都听过操作 DOM 性能很差，但是这其中的原因是什么呢？
因为 DOM 是属于渲染引擎中的东⻄，⽽ JS ⼜是 JS 引擎中的东⻄。当我们通过 JS 操作 DOM 的时候，其实这个操作涉及到了两个线程之间的通信，那么势必会带来⼀些性 能上的损耗。操作 DOM 次数⼀多，也就等同于⼀直在进⾏线程之间的通信，并且操作 DOM 可能还会带来重绘回流的情况，所以也就导致了性能上的问题。
经典⾯试题：插⼊⼏万个 DOM，如何实现⻚⾯不卡顿？
对于这道题⽬来说，⾸先我们肯定不能⼀次性把⼏万个 DOM 全部插⼊，这样肯定会造成 卡顿，所以解决问题的重点应该是如何分批次部分渲染 DOM 。⼤部分⼈应该可以想到通 过 requestAnimationFrame 的⽅式去循环的插⼊ DOM ，其实还有种⽅式去解决这个问 题：虚拟滚动（ virtualized scroller ）。
这种技术的原理就是只渲染可视区域内的内容，⾮可⻅区域的那就完全不渲染了，当⽤户 在滚动的时候就实时去替换渲染的内容
从上图中我们可以发现，即使列表很⻓，但是渲染的 DOM 元素永远只有那么 ⼏个，当我们滚动⻚⾯的时候就会实时去更新 DOM ，这个技术就能顺利解决 这道经典⾯试题
21.3 什么情况阻塞渲染
⾸先渲染的前提是⽣成渲染树，所以 HTML 和 CSS 肯定会阻塞渲染。如果你想渲染的越 快，你越应该降低⼀开始需要渲染的⽂件⼤⼩，并且扁平层级，优化选择器。
然后当浏览器在解析到 script 标签时，会暂停构建 DOM ，完成后才会从暂停的地⽅重 新开始。也就是说，如果你想⾸屏渲染的越快，就越不应该在⾸屏就加载 JS ⽂件，这也 是都建议将 script 标签放在 body 标签底部的原因。
当然在当下，并不是说 script 标签必须放在底部，因为你可以给 script 标签添加 defer 或者 async 属性。
当 script 标签加上 defer 属性以后，表示该 JS ⽂件会并⾏下载，但是会放到 HTML 解析完成后顺序执⾏，所以对于这种情况你可以把 script 标签放在任意位置。
对于没有任何依赖的 JS ⽂件可以加上 async 属性，表示 JS ⽂件下载和解析不会阻 塞渲染。
21.4 重绘（Repaint）和回流（Reflow）
重绘和回流会在我们设置节点样式时频繁出现，同时也会很⼤程度上影响性 能。
- 重绘是当节点需要更改外观⽽不会影响布局的，⽐如改变 color 就叫称为重绘
- 回流是布局或者⼏何属性需要改变就称为回流。
- 回流必定会发⽣重绘，重绘不⼀定会引发回流。回流所需的成本⽐重绘⾼的多，改变⽗节点⾥的⼦节点很可能会导致⽗节点的⼀系列回流。
以下⼏个动作可能会导致性能问题：
- 改变 window ⼤⼩
- 改变字体
- 添加或删除样式
- ⽂字改变
- 定位或者浮动
- 盒模型
并且很多⼈不知道的是，重绘和回流其实也和 Eventloop 有关。
- 当 Eventloop 执⾏完 Microtasks 后，会判断 document 是否需要更新，因为浏览器是 60Hz 的刷新率，每 16.6ms 才会更新⼀次。
- 然后判断是否有 resize 或者 scroll 事件，有的话会去触发事件，所以 resize 和scroll 事件也是⾄少 16ms 才会触发⼀次，并且⾃带节流功能。
- 判断是否触发了 media query
- 更新动画并且发送事件
- 判断是否有全屏操作事件
- 执⾏ requestAnimationFrame 回调
- 执⾏ IntersectionObserver 回调，该⽅法⽤于判断元素是否可⻅，可以⽤于懒加载上，但是兼容性不好 更新界⾯
- 以上就是⼀帧中可能会做的事情。如果在⼀帧中有空闲时间，就会去执⾏requestIdleCallback 回调
21.5 减少重绘和回流
- 使⽤ transform 替代 top
<div class="test"></div>
<style>
.test {
position: absolute;
top: 10px;
width: 100px;
height: 100px;
background: red;
}
</style>
<script>
setTimeout(() => {
// 引起回流
document.querySelector('.test').style.top = '100px'
}, 1000)
</script>
-
使⽤ visibility 替换 display: none ，因为前者只会引起重绘，后者会引发回流 （改变了布局）
-
不要把节点的属性值放在⼀个循环⾥当成循环⾥的变量
for(let i = 0; i < 1000; i++) {
// 获取 offsetTop 会导致回流，因为需要去获取正确的值
console.log(document.querySelector('.test').style.offsetTop)
}
-
不要使⽤ table 布局，可能很⼩的⼀个⼩改动会造成整个 table 的重新布局
-
动画实现的速度的选择，动画速度越快，回流次数越多，也可以选择使⽤requestAnimationFrame
-
CSS 选择符从右往左匹配查找，避免节点层级过多
-
将频繁重绘或者回流的节点设置为图层，图层能够阻⽌该节点的渲染⾏为影响别的节点。⽐如对于 video 标签来说，浏览器会⾃动将该节点变为图层。
设置节点为图层的⽅式有很多，我们可以通过以下⼏个常⽤属性可以⽣成新图层
will-change
video 、 iframe 标签
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