渲染树构建、布局及绘制
CSSOM 树与 DOM 树融合成一棵渲染树,随后计算每个可见元素的布局,并输出给绘制过程,在屏幕上渲染像素。优化这里的每一步对实现最佳渲染性能至关重要。
在前面的章节中,我们介绍了对象模型的构建,我们根据输入的 HTML 与 CSS 构建 DOM 树及 CSSOM 树。不过,它们是相互独立的对象,分别涵盖文档的不同面:一个描述内容,另一个描述应用于文档的样式规则。我们怎样合并它们然后让浏览器在屏幕上渲染像素呢?
对浏览器来说,第一步是将 DOM 树与 CSSOM 树融合成「渲染树」,这样它既网罗页面上所有可见的 DOM 内容,又涵盖每个节点的 CSSOM 样式信息。
为了构建渲染树,浏览器大致做了如下:
- 从 DOM 树的根节点开始,遍历每个可见的节点。
- 某些节点完全不可见(例如 script 标签、meta 标签等),因为它们不会在渲染结果中反映,所以会被忽略。
- 某些节点通过 CSS 隐藏,因此在渲染树中也会被忽略。比方说,上面例子中的 span 节点,因为该节点有一条显式规则设置了
display:none
属性,所以不会出现在渲染树中。
- 给每个可见节点找到相应匹配的 CSSOM 规则,并应用这些规则。
- 发射可见节点,连带其内容及计算的样式。
注意
- 简单提一句,注意 `visibility: hidden` 与 `display: none` 是不一样的。前者隐藏元素,但该元素在布局中仍占据空间(即被渲染成一个空盒子),而后者 (display: none) 是直接从渲染树中整个地移除元素,该元素既不可见,也不属于布局。
最终输出的渲染树包括了内容以及屏幕所有可见内容的样式信息。快要大功告成了! 有了渲染树,我们就能进入「布局」阶段。
到目前为止,我们已经计算了哪些节点是可见的,以及它们的计算样式,但我们还没计算它们在设备视口中的准确位置与尺寸。这就是「布局」阶段(有时也称做「重排」)要做的工作。
为弄清每个对象的准确尺寸和位置,浏览器从渲染树的根节点开始遍历,以计算页面上每个对象的几何信息。下面就让我们动手做个简单例子:
<html> <head> <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1"> <title>Critial Path: Hello world!</title> </head> <body> <div style=" 50%"> <div style=" 50%">Hello world!</div> </div> </body> </html>
上面页面的 body 包含两个嵌套 div:第一个 div(父元素)将节点尺寸设置为视口宽度的 50%,第二个包含在父元素中的 div 宽度为父元素的 50%,即视口宽度的 25%!
布局过程输出一个「盒模型」,它精确捕获每个元素在视口中的准确位置及尺寸:所有相对度量单位都被转换为屏幕上的绝对像素位置,等等。
最后,既然我们知道了哪些节点可见,它们的计算的样式以及几何信息,我们终于可以将这些信息传递给最后一个阶段,即把渲染树中的每个节点转换为屏幕上的实际像素 - 这一步通常称为「绘制」或者「栅格化」。
您都理解了吗?上述每一步都需要浏览器完成大量的工作,这也意味着它通常很耗时。所幸,Chrome DevTools 可以帮助我们深入了解上述三个阶段。让我们看一下最初的 “hello world” 示例中的布局阶段:
您都理解了吗?上述每一步都需要浏览器完成大量的工作,这也意味着它通常很耗时。所幸,Chrome DevTools 可以帮助我们深入了解上述三个阶段。让我们看一下最初的 “hello world” 示例中的布局阶段:
- Timeline 中,”Layout” 事件捕获渲染树的构建及位置、尺寸的计算。
- 一旦布局完成,浏览器便发布 ‘Paint Setup’ 与 ‘Paint’ 事件,将渲染树转化为屏幕上的实际像素。
渲染树的构建、布局与绘制所需的时间取决于文档大小、应用的样式,当然,还有运行文档的设备:文档越大,浏览器要完成的工作就越多;样式越复杂,绘制需要的时间就越长(例如,绘制单色成本较低,而计算、呈现阴影的成本就非常高了)。
一旦完成上述步骤,我们的页面便在视口上可见了 - 呜呼!
让我们快速回顾一下浏览器执行的所有步骤:
- 处理 HTML 标记,构建 DOM 树。
- 处理 CSS 标记,构建 CSSOM 树。
- 将 DOM 树和 CSSOM 树融合成渲染树。
- 根据渲染树来布局,计算每个节点的几何信息。
- 在屏幕上绘制各个节点。
我们的演示页面看起来也许很简单,但也需要完成大量工作。您觉得如果修改了 DOM 或 CSSOM,会怎样呢?我们将不得不重复上述所有步骤,以确定需要在屏幕上重新渲染的像素。
优化关键渲染路径即尽可能地缩短上述第 1 步到第 5 步耗费的总时间。 这样,我们可以在屏幕上尽可能快地渲染内容,还可以缩短首次渲染后屏幕刷新之间的时间总量 - 也就是说,交互的内容可以有更高的刷新率。