news 2026/5/1 10:24:08

【八股】浏览器的渲染原理

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张小明

前端开发工程师

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【八股】浏览器的渲染原理

目录

前言

一.浏览器渲染时间点

二.渲染流水线

2.1 解析HTML-Parse HTML

2.2 样式计算-Recalculate Style

2.3 布局 - Layout

2.4 分层 - Layer

2.5 绘制 - Paint

2.6 分块 - Tiling

2.7 光栅化 - Raster

2.8 画 - Draw

2.9 完整过程

三.其他的一些问题

3.1 什么是reflow?(回流 重排)

3.2 什么是repaint?(重绘)

3.3 为什么transform的效率高?(对元素进行几何变换)


前言

浏览器渲染流程分为多个阶段:HTML 解析、样式计算、布局、分层、绘制、分块、光栅化、画。

  • 解析HTML 生成DOM树和CSSOM树(CSS不阻塞解析,JS会阻塞);
  • 样式计算 确定每个节点的最终样式;
  • 布局 阶段生成布局树;
  • 分层 优化渲染效率;
  • 绘制 生成指令集;
  • 后续分块、光栅化和画操作由合成线程完成。

其中,reflow是重新计算布局树,repaint是重新计算绘制指令。transform效率高是因为它仅影响最后的draw阶段,在合成线程中执行,不干扰主线程。

整个过程形成严密的流水线,各阶段输出作为下一阶段的输入。


一.浏览器渲染时间点

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。

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。


二.渲染流水线

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。

2.1 解析HTML-Parse HTML

渲染的第一步是解析 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,会启动一个预下载的线程,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 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。

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。

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。

解析成DOM树:

解析成CSSOM树:

2.2 样式计算-Recalculate Style

渲染的第二步是样式计算

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

2.3 布局 - Layout

渲染的第三步是布局布局完成后会得到布局树。

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 树和布局树无法一一对应。

2.4 分层 - Layer

渲染的第四步是分层。

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。

2.5 绘制 - Paint

渲染的第五步是绘制。

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。

完成绘制后,渲染主线程的工作到此为止,剩余步骤交给其他线程完成。

2.6 分块 - Tiling

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。

2.7 光栅化 - Raster

分块完成后,进入光栅化阶段。

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,光栅化是将每个块变成位图,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。然后把位图再传给合成线程。

2.8 画 - Draw

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

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。

合成线程计算出每个位图在屏幕上的位置把 quad 交给 GPU 进行最终的屏幕成像。

2.9 完整过程


三.其他的一些问题

3.1 什么是reflow?(回流 重排)

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 layout

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。

3.2 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。

3.3 为什么transform的效率高?(对元素进行几何变换)

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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