瀏覽器工作原理——頁面載入,工作原理頁面載入
瀏覽器工作大流程
來看個圖:
從上面這個圖中,我們可以看到那麼幾個事:
1)瀏覽器會解析三個東西:
- 一個是HTML/SVG/XHTML,事實上,Webkit有三個C++的類對應這三類文檔。解析這三種檔案會產生一個DOM Tree。
- Javascript,指令碼,主要是通過DOM API和CSSOM API來操作DOM Tree和CSS Rule Tree.
2)解析完成後,瀏覽器引擎會通過DOM Tree 和 CSS Rule Tree 來構造 Rendering Tree。注意:
- Rendering Tree 渲染樹並不等同於DOM樹,因為一些像Header或display:none的東西就沒必要放在渲染樹中了。
- CSS 的 Rule Tree主要是為了完成匹配並把CSS Rule附加上Rendering Tree上的每個Element。也就是DOM結點。也就是所謂的Frame。
- 然後,計算每個Frame(也就是每個Element)的位置,這又叫layout和reflow過程。
3)最後通過叫用作業系統Native GUI的API繪製。
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> |
上面這段HTML會解析成這樣:
下面是另一個有SVG標籤的情況。
CSS解析
CSS的解析大概是下面這個樣子(下面主要說的是Gecko也就是Firefox的玩法),假設我們有下面的HTML文檔:
| 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> |
於是DOM Tree是這個樣子:
然後我們的CSS文檔是這樣的:
| 1234 |
/* rule 1 */ doc { display: block; text-indent: 1em; }/* rule 2 */ title { display: block; font-size: 3em; }/* rule 3 */ para { display: block; }/* rule 4 */ [class="emph"] { font-style: italic; } |
於是我們的CSS Rule Tree會是這個樣子:
注意,圖中的第4條規則出現了兩次,一次是獨立的,一次是在規則3的子結點。所以,我們可以知道,建立CSS Rule Tree是需要比照著DOM Tree來的。CSS匹配DOM Tree主要是從右至左解析CSS的Selector,好多人以為這個事會比較快,其實並不一定。關鍵還看我們的CSS的Selector怎麼寫了。
注意:CSS匹配HTML元素是一個相當複雜和有效能問題的事情。所以,你就會在N多地方看到很多人都告訴你,DOM樹要小,CSS盡量用id和class,千萬不要過渡層疊下去,……
通過這兩個樹,我們可以得到一個叫Style Context Tree,也就是下面這樣(把CSS Rule結點Attach到DOM Tree上):
所以,Firefox基本上來說是通過CSS 解析 產生 CSS Rule Tree,然後,通過比對DOM產生Style Context Tree,然後Firefox通過把Style Context Tree和其Render Tree(Frame Tree)關聯上,就完成了。注意:Render Tree會把一些不可見的結點去除掉。而Firefox中所謂的Frame就是一個DOM結點,不要被其名字所迷惑了。
註:Webkit不像Firefox要用兩個樹來幹這個,Webkit也有Style對象,它直接把這個Style對象存在了相應的DOM結點上了。
渲染
渲染的流程基本上如下(黃色的四個步驟):
注意:流程中有很多連接線,這表示了Javascript動態修改了DOM屬性或是CSS屬會導致重新Layout,有些改變不會,就是那些指到天上的箭頭,比如,修改後的CSS rule沒有被匹配到,等。
這裡重要要說兩個概念,一個是Reflow,另一個是Repaint。這兩個不是一回事。
- Repaint——螢幕的一部分要重畫,比如某個CSS的背景色變了。但是元素的幾何尺寸沒有變。
- Reflow——意味著元件的幾何尺寸變了,我們需要重新驗證並計算Render Tree。是Render Tree的一部分或全部發生了變化。這就是Reflow,或是Layout。(HTML使用的是flow based layout,也就是流式布局,所以,如果某元件的幾何尺寸發生了變化,需要重新布局,也就叫reflow)reflow 會從<html>這個root frame開始遞迴往下,依次計算所有的結點幾何尺寸和位置,在reflow過程中,可能會增加一些frame,比如一個文本字串必需被封裝起來。
Reflow的成本比Repaint的成本高得多的多。DOM Tree裡的每個結點都會有reflow方法,一個結點的reflow很有可能導致子結點,甚至父點以及同級結點的reflow。在一些高效能的電腦上也許還沒什麼,但是如果reflow發生在手機上,那麼這個過程是非常痛苦和耗電的。
所以,下面這些動作有很大可能會是成本比較高的。
- 當你增加、刪除、修改DOM結點時,會導致Reflow或Repaint
- 當你移動DOM的位置,或是搞個動畫的時候。
- 當你修改CSS樣式的時候。
- 當你Resize視窗的時候(移動端沒有這個問題),或是滾動的時候。
- 當你修改網頁的預設字型時。
註:display:none會觸發reflow,而visibility:hidden只會觸發repaint,因為沒有發現位置變化。
多說兩句關於滾屏的事,通常來說,如果在滾屏的時候,我們的頁面上的所有的像素都會跟著滾動,那麼效能上沒什麼問題,因為我們的顯卡對於這種把全屏像素往上往下移的演算法是很快。但是如果你有一個fixed的背景圖,或是有些Element不跟著滾動,有些Elment是動畫,那麼這個滾動的動作對於瀏覽器來說會是相當相當痛苦的一個過程。你可以看到很多這樣的網頁在滾動的時候效能有多差。因為滾屏也有可能會造成reflow。
基本上來說,reflow有如下的幾個原因:
- Initial。網頁初始化的時候。
- Incremental。一些Javascript在操作DOM Tree時。
- Resize。其些元件的尺寸變了。
- StyleChange。如果CSS的屬性發生變化了。
- Dirty。幾個Incremental的reflow發生在同一個frame的子樹上。
好了,我們來看一個樣本吧:
| 123456789101112 |
var 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!')); |
當然,我們的瀏覽器是聰明的,它不會像上面那樣,你每改一次樣式,它就reflow或repaint一次。一般來說,瀏覽器會把這樣的操作積攢一批,然後做一次reflow,這又叫非同步reflow或增量非同步reflow。但是有些情況瀏覽器是不會這麼做的,比如:resize視窗,改變了頁面預設的字型,等。對於這些操作,瀏覽器會馬上進行reflow。
但是有些時候,我們的指令碼會阻止瀏覽器這麼幹,比如:如果我們請求下面的一些DOM值:
因為,如果我們的程式需要這些值,那麼瀏覽器需要返回最新的值,而這樣一樣會flush出去一些樣式的改變,從而造成頻繁的reflow/repaint。
減少reflow/repaint
下面是一些Best Practices:
1)不要一條一條地修改DOM的樣式。與其這樣,還不如預先定義好css的class,然後修改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離線後修改。如:
- 使用documentFragment 對象在記憶體裡操作DOM
- 先把DOM給display:none(有一次reflow),然後你想怎麼改就怎麼改。比如修改100次,然後再把他顯示出來。
- clone一個DOM結點到記憶體裡,然後想怎麼改就怎麼改,改完後,和線上的那個的交換一下。
3)不要把DOM結點的屬性值放在一個迴圈裡當成迴圈裡的變數。不然這會導致大量地讀寫這個結點的屬性。
4)儘可能的修改層級比較低的DOM。當然,改變層級比較底的DOM有可能會造成大面積的reflow,但是也可能影響範圍很小。
5)為動畫的HTML元件使用fixed或absoult的position,那麼修改他們的CSS是不會reflow的。
6)千萬不要使用table布局。因為可能很小的一個小改動會造成整個table的重新布局。
PS:原文