浏览器渲染原理
当我们成功向一台web服务器发送请求并得到响应之后,浏览器就可以开始解析收到的信息。“解析”是浏览器将通过网络接收的数据转换为DOM和CSSOM的步骤,通过渲染器把DOM和CSSOM在屏幕上绘制成页面。
浏览器会解析三个东西:
- 一个是HTML/SVG/XHTML。解析这三种文件会产生一个DOM Tree。
- CSS,解析CSS会产生CSSOM Tree。
- Javascript,主要通过DOM API和CSSOM API来操作DOM Tree和CSSOM Tree
JavaScript的加载、解析与执行会阻塞DOM的构建,也就是说,在构建DOM时,HTML解析器若遇到了JavaScript,那么它会暂停构建DOM,将控制权移交给JavaScript引擎,等JavaScript引擎运行完毕,浏览器再从中断的地方恢复DOM构建。
通常,我们可以使用 defer(延迟执行) 和 async(异步下载)来减轻DOM构建的阻塞。
构造DOM树
浏览器会遵守一套步骤将HTML 文件转换为 DOM 树。第一步是处理HTML标记并构造DOM树。HTML标记包括开始和结束标记,以及属性名和值。 如果文档格式良好,则解析它会简单而快速。解析器将标记化的输入解析到文档中,构建文档树。
DOM树描述了文档的内容。<html>元素是第一个标签也是文档树的根节点。树反映了不同标记之间的关系和层次结构。嵌套在其他标记中的标记是子节点。DOM节点的数量越多,构建DOM树所需的时间就越长。
构造CSSOM树
第二步是处理CSS并构建CSSOM树。CSS对象模型和DOM是相似的。DOM和CSSOM是两棵树. 它们是独立的数据结构。浏览器将CSS规则转换为可以理解和使用的样式映射。浏览器遍历CSS中的每个规则集,根据CSS选择器创建具有父、子和兄弟关系的节点树。
与HTML一样,浏览器需要将接收到的CSS规则转换为可以使用的内容。因此,它重复了HTML到对象的过程,但对于CSS。
CSSOM树包括来自用户代理样式表的样式。浏览器从适用于节点的最通用规则开始,并通过应用更具体的规则递归地优化计算的样式。换句话说,它级联属性值。
构建CSSOM非常非常快,并且在当前的开发工具中没有以独特的颜色显示。相反,开发人员工具中的“重新计算样式”显示解析CSS、构造CSSOM树和递归计算计算样式所需的总时间。在web性能优化方面,它是可轻易实现的,因为创建CSSOM的总时间通常小于一次DNS查找所需的时间。
构造渲染树
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。
Layout布局
然后是在渲染树上运行布局以计算每个节点的几何体。布局是确定呈现树中所有节点的宽度、高度和位置,以及确定页面上每个对象的大小和位置的过程。回流是对页面的任何部分或整个文档的任何后续大小和位置的确定。
构建渲染树后,开始布局。渲染树标识显示哪些节点(即使不可见)及其计算样式,但不标识每个节点的尺寸或位置。为了确定每个对象的确切大小和位置,浏览器从渲染树的根开始遍历它。
在网页上,大多数东西都是一个盒子。不同的设备和不同的桌面意味着无限数量的不同的视区大小。在此阶段,考虑到视区大小,浏览器将确定屏幕上所有不同框的尺寸。以视区的大小为基础,布局通常从body开始,用每个元素的框模型属性排列所有body的子孙元素的尺寸,为不知道其尺寸的替换元素(例如图像)提供占位符空间。
第一次确定节点的大小和位置称为布局。随后对节点大小和位置的重新计算称为回流。在我们的示例中,假设初始布局发生在返回图像之前。由于我们没有声明图像的大小,因此一旦知道图像大小,就会有回流。
Paint绘制
Paint是将各个节点绘制到屏幕上,第一次出现的节点称为first meaningful paint。在绘制或光栅化阶段,浏览器将在布局阶段计算的每个框转换为屏幕上的实际像素。绘画包括将元素的每个可视部分绘制到屏幕上,包括文本、颜色、边框、阴影和替换的元素(如按钮和图像)。浏览器需要非常快地完成这项工作。
为了确保平滑滚动和动画,占据主线程的所有内容,包括计算样式,以及回流和绘制,必须让浏览器在16.67毫秒内完成。在2048x 1536,iPad有超过314.5万像素将被绘制到屏幕上。那是很多像素需要快速绘制。为了确保重绘的速度比初始绘制的速度更快,屏幕上的绘图通常被分解成数层。如果发生这种情况,则需要进行合成。
绘制可以将布局树中的元素分解为多个层。将内容提升到GPU上的层(而不是CPU上的主线程)可以提高绘制和重新绘制性能。有一些特定的属性和元素可以实例化一个层,包括<video>和<canvas>,任何CSS属性为opacity、3D转换的元素,还有一些其他元素。这些节点将与子节点一起绘制到它们自己的层上,除非子节点由于上述一个(或多个)原因需要自己的层。
层确实可以提高性能,但是它以内存管理为代价,因此不应作为web性能优化策略的一部分过度使用。
Compose合成
当文档的各个部分以不同的层绘制,相互重叠时,必须进行合成,以确保它们以正确的顺序绘制到屏幕上,并正确显示内容。
CSS动画的两种做法
transition
transition CSS 属性是 transition-property,transition-duration(过渡动画持续时间),transition-timing-function (变化速率)和 transition-delay(过渡动画开始时间) 的一个简写属性。transition可以为一个元素在不同状态之间切换的时候定义不同的过渡效果。比如在不同的伪元素之间切换,像是 :hover,:active 或者通过 JavaScript 实现的状态变化。transition属性可以被指定为一个或多个 CSS 属性的过渡效果,多个属性之间用逗号进行分隔。
例子: transition: all 1s;
animation
CSS animation 属性是 animation-name,animation-duration, animation-timing-function,animation-delay,animation-iteration-count,animation-direction,animation-fill-mode 和 animation-play-state 属性的一个简写属性形式。
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animation-name
属性指定应用的一系列动画,每个名称代表一个由@keyframes定义的动画序列。 -
@keyframes
通过在动画序列中定义关键帧(或waypoints)的样式来控制CSS动画序列中的中间步骤。和 转换 transition 相比,关键帧 keyframes 可以控制动画序列的中间步骤。 -
animation-duration
属性指定一个动画周期的时长。默认值为0s,表示无动画。 -
animation-timing-function
属性定义CSS动画在每一动画周期中执行的节奏。可能值为一或多个 <timing-function>。对于关键帧动画来说,timing function作用于一个关键帧周期而非整个动画周期,即从关键帧开始开始,到关键帧结束结束。 -
animation-delay
属性定义动画于何时开始,即从动画应用在元素上到动画开始的这段时间的长度。0s是该属性的默认值,代表动画在应用到元素上后立即开始执行。否则,该属性的值代表动画样式应用到元素上后到开始执行前的时间长度。 -
animation-iteration-count
属性定义动画在结束前运行的次数 可以是1次 无限循环。如果指定了多个值,每次播放动画时,将使用列表中的下一个值,在使用最后一个值后循环回第一个值。 -
animation-direction
属性指示动画是否反向播放,它通常在简写属性animation中设定。 -
animation-fill-mode
属性设置CSS动画在执行之前和之后如何将样式应用于其目标。 -
animation-play-state
属性定义一个动画是否运行或者暂停。可以通过查询它来确定动画是否正在运行。另外,它的值可以被设置为暂停和恢复的动画的重放。恢复一个已暂停的动画,将从它开始暂停的时候,而不是从动画序列的起点开始在动画。
例子:
/* @keyframes duration | timing-function | delay |
iteration-count | direction | fill-mode | play-state | name */
animation: 3s ease-in 1s 2 reverse both paused slidein;
参考资料