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[网页设计]浏览器工作原理——页面加载

浏览器工作大流程

来看个图:

从上面这个图中,我们可以看到那么几个事:

 

1)浏览器会解析三个东西:

  • 一个是HTML/SVG/XHTML,事实上,Webkit有三个C++的类对应这三类文档。解析这三种文件会产生一个DOM Tree。
  • CSS,解析CSS会产生CSS规则树。
  • Javascript,脚本,主要是通过DOM API和CSSOM API来操作DOM Tree和CSS Rule Tree.

2)解析完成后,浏览器引擎会通过DOM Tree 和 CSS Rule Tree 来构造 Rendering Tree。注意:

  • Rendering Tree 渲染树并不等同于DOM树,因为一些像Header或display:none的东西就没必要放在渲染树中了。
  • CSS 的 Rule Tree主要是为了完成匹配并把CSS Rule附加上Rendering Tree上的每个Element。也就是DOM结点。也就是所谓的Frame。
  • 然后,计算每个Frame(也就是每个Element)的位置,这又叫layout和reflow过程。

3)最后通过调用操作系统Native GUI的API绘制。

DOM解析

HTML的DOM Tree解析如下

123456789101112<html><html><head>    <title>Web page parsing</title></head><body>    <div>        <h1>Web page parsing</h1>        <p>This is an example Web page.</p>    </div></body></html>

 

 

 

 

 

 

上面这段HTML会解析成这样:

下面是另一个有SVG标签的情况。

CSS解析

CSS的解析大概是下面这个样子(下面主要说的是Gecko也就是Firefox的玩法),假设我们有下面的HTML文档:

123456789<doc><title>A few quotes</title><para>  Franklin said that <quote>"A penny saved is a penny earned."</quote></para><para>  FDR said <quote>"We have nothing to fear but <span>fear itself.</span>"</quote></para></doc>

于是DOM Tree是这个样子:

然后我们的CSS文档是这样的:

1234 /* rule 1 */ doc { display: block; text-indent: 1em; }/* rule 2 */ title { display: block; font-size: 3em; }/* rule 3 */ para { display: block; }/* rule 4 */ [] { font-style: italic; }

于是我们的CSS Rule Tree会是这个样子:

注意,图中的第4条规则出现了两次,一次是独立的,一次是在规则3的子结点。所以,我们可以知道,建立CSS Rule Tree是需要比照着DOM Tree来的。CSS匹配DOM Tree主要是从右到左解析CSS的Selector,好多人以为这个事会比较快,其实并不一定。关键还看我们的CSS的Selector怎么写了。

注意:CSS匹配HTML元素是一个相当复杂和有性能问题的事情。所以,你就会在N多地方看到很多人都告诉你,DOM树要小,CSS尽量用id和class,千万不要过渡层叠下去,……

通过这两个树,我们可以得到一个叫Style Context Tree,也就是下面这样(把CSS Rule结点Attach到DOM Tree上):

所以,Firefox基本上来说是通过CSS 解析 生成 CSS Rule Tree,然后,通过比对DOM生成Style Context Tree,然后Firefox通过把Style Context Tree和其Render Tree(Frame Tree)关联上,就完成了。注意:Render Tree会把一些不可见的结点去除掉。而Firefox中所谓的Frame就是一个DOM结点,不要被其名字所迷惑了

注:Webkit不像Firefox要用两个树来干这个,Webkit也有Style对象,它直接把这个Style对象存在了相应的DOM结点上了。

渲染

渲染的流程基本上如下(黄色的四个步骤):

  1. 计算CSS样式
  2. 构建Render Tree
  3. Layout – 定位坐标和大小,是否换行,各种position, overflow, z-index属性 ……
  4. 正式开画

注意:上图流程中有很多连接线,这表示了Javascript动态修改了DOM属性或是CSS属会导致重新Layout,有些改变不会,就是那些指到天上的箭头,比如,修改后的CSS rule没有被匹配到,等。

这里重要要说两个概念,一个是Reflow,另一个是Repaint。这两个不是一回事。

  • Repaint——屏幕的一部分要重画,比如某个CSS的背景色变了。但是元素的几何尺寸没有变。
  • Reflow——意味着元件的几何尺寸变了,我们需要重新验证并计算Render Tree。是Render Tree的一部分或全部发生了变化。这就是Reflow,或是Layout。(HTML使用的是flow based layout,也就是流式布局,所以,如果某元件的几何尺寸发生了变化,需要重新布局,也就叫reflow)reflow 会从<html>这个root frame开始递归往下,依次计算所有的结点几何尺寸和位置,在reflow过程中,可能会增加一些frame,比如一个文本字符串必需被包装起来。

Reflow的成本比Repaint的成本高得多的多。DOM Tree里的每个结点都会有reflow方法,一个结点的reflow很有可能导致子结点,甚至父点以及同级结点的reflow。在一些高性能的电脑上也许还没什么,但是如果reflow发生在手机上,那么这个过程是非常痛苦和耗电的

 

所以,下面这些动作有很大可能会是成本比较高的。

  • 当你增加、删除、修改DOM结点时,会导致Reflow或Repaint
  • 当你移动DOM的位置,或是搞个动画的时候。
  • 当你修改CSS样式的时候。
  • 当你Resize窗口的时候(移动端没有这个问题),或是滚动的时候。
  • 当你修改网页的默认字体时。

注:display:none会触发reflow,而visibility:hidden只会触发repaint,因为没有发现位置变化。

多说两句关于滚屏的事,通常来说,如果在滚屏的时候,我们的页面上的所有的像素都会跟着滚动,那么性能上没什么问题,因为我们的显卡对于这种把全屏像素往上往下移的算法是很快。但是如果你有一个fixed的背景图,或是有些Element不跟着滚动,有些Elment是动画,那么这个滚动的动作对于浏览器来说会是相当相当痛苦的一个过程。你可以看到很多这样的网页在滚动的时候性能有多差。因为滚屏也有可能会造成reflow。

基本上来说,reflow有如下的几个原因:

  • Initial。网页初始化的时候。
  • Incremental。一些Javascript在操作DOM Tree时。
  • Resize。其些元件的尺寸变了。
  • StyleChange。如果CSS的属性发生变化了。
  • Dirty。几个Incremental的reflow发生在同一个frame的子树上。

好了,我们来看一个示例吧:

123456789101112var bstyle = document.body.style; // cache bstyle.padding = "20px"; // reflow, repaintbstyle.border = "10px solid red"; //  再一次的 reflow 和 repaint bstyle.color = "blue"; // repaintbstyle.backgroundColor = "#fad"; // repaint bstyle.fontSize = "2em"; // reflow, repaint // new DOM element - reflow, repaintdocument.body.appendChild(document.createTextNode('dude!'));

当然,我们的浏览器是聪明的,它不会像上面那样,你每改一次样式,它就reflow或repaint一次。一般来说,浏览器会把这样的操作积攒一批,然后做一次reflow,这又叫异步reflow或增量异步reflow。但是有些情况浏览器是不会这么做的,比如:resize窗口,改变了页面默认的字体,等。对于这些操作,浏览器会马上进行reflow。

但是有些时候,我们的脚本会阻止浏览器这么干,比如:如果我们请求下面的一些DOM值:

  1. offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
  2. scrollTop/Left/Width/Height
  3. clientTop/Left/Width/Height
  4. IE中的 getComputedStyle(), 或 currentStyle

因为,如果我们的程序需要这些值,那么浏览器需要返回最新的值,而这样一样会flush出去一些样式的改变,从而造成频繁的reflow/repaint。

减少reflow/repaint

下面是一些Best Practices:

1)不要一条一条地修改DOM的样式。与其这样,还不如预先定义好css的class,然后修改DOM的className。

1234567891011// badvar left = 10,top = 10;el.style.left = left + "px";el.style.top  = top  + "px"; // Goodel.className += " theclassname"; // Goodel.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";

2)把DOM离线后修改。如:

  • 使用documentFragment 对象在内存里操作DOM
  • 先把DOM给display:none(有一次reflow),然后你想怎么改就怎么改。比如修改100次,然后再把他显示出来。
  • clone一个DOM结点到内存里,然后想怎么改就怎么改,改完后,和在线的那个的交换一下。

3)不要把DOM结点的属性值放在一个循环里当成循环里的变量。不然这会导致大量地读写这个结点的属性。

4)尽可能的修改层级比较低的DOM。当然,改变层级比较底的DOM有可能会造成大面积的reflow,但是也可能影响范围很小。

5)为动画的HTML元件使用fixed或absoult的position,那么修改他们的CSS是不会reflow的。

6)千万不要使用table布局。因为可能很小的一个小改动会造成整个table的重新布局。

PS:原文转自:https://coolshell.cn/articles/9666.html,感谢原作者分享