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id: browser-run-principle
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title: 浏览器的运行原理
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author: Joy Zhao
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sidebar_position: 1
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## 渲染流程
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html → 字符串 → 渲染 → 像素点
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## 一、浏览器是如何渲染页面的？
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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。
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在事件循环机制的作用下，渲染主线程取出消息队列中的渲染任务，开启渲染流程。
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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、分快、光栅化、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。
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这样，整个渲染流程就形成了一套组织严密的生产流水线。
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### 第一步：解析HTML
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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。
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如果主线程解析到link位置，此外部的CSS的文件还没有下载解析好，主线程不会等待，继续解析后续的HTML，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。
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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。
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在第一步完成后，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。
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### 第二步：样式计算
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主线程遍历得到的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。
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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
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这一步完成后，会得到一颗带有样式的DOM树。
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### 第三步：布局
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布局阶段会依次遍历DOM树的每一节点，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。
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大部分时候，DOM树和布局树并非一一对应。
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比如 display:noned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树和布局树无法一一对应。
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### 第四步：分层
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主线程会使用一套复杂的策略对整个布局树中进行分层。
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分层的好处在于，将某一层改变后，仅会对该层进行后续处理，从而提升效率。
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滚动条、堆叠上下文、transform、opcity 等样式都会或多或少的影响分层结果，也可以通过will-change属性更大层度的影响分层结果。
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### 第五步：绘制
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主线程会为每个层单独产生绘制指令集，用于描述这一层的内容该如何画出来。
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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。
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合成线程首先对每个图层进行分块，将其划为更多的区域。
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它会从线程池中拿取多个线程来完成分块工作。
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### 第六步：光栅化
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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。
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GPU进程会开启多个线程来完成光栅化，并且优化处理靠近视口区域的块。
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光栅化的结果，就是一块一块的位图
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### 第七步：画
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合成线程拿到每个层、每个块的位图后，生成一个个【指引（quad）】信息。
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指引会标识出每个位图应该画到屏幕的哪个位置，以及考虑到旋转、缩放等变形。
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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。
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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。
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## 什么是reflow（回流）？
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reflow的本质就是重新计算layout树。
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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layout
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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。
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也同样如此，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。
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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）？
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repaint的本质是重新根据分层信息计算了绘制指令。
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当改动了可见样式后，就需要重新计算，会引发repaint。
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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？
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因为transform没有样式、布局、分层、光栅化的步骤，直接进入了合成线程进行绘制。所以它的效率比直接改动样式或几何属性效率高。
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