浏览器原理
浏览器是如何渲染页面的?
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。
在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。
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。
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,会启动一个预解析的线程,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。
渲染的下一步是样式计算。
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。
接下来是布局,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。
下一步是分层
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css的will-change
属性更大程度的影响分层结果。
再下一步是绘制
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,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。
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,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
最后一个阶段就是画了
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。
合成线程会把 quad 提交给 GPU 进程,由 GPU 进程产生系统调用,提交给 GPU 硬件,完成最终的屏幕成像。
什么是 reflow?
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。
什么是 repaint?
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。
为什么 transform 的效率高?
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。
浏览器渲染过程
渲染主线程:
- 解析Html --从字符串到DOM树和CSSOM树
- 样式计算 --得到最终的样式
- 计算布局 --计算出页面的元素的位置
- 分层 --为页面分层,方便后期的处理
- 绘制 --为每层生成如何绘制的指令
主线程的任务到此结束,剩下的交给其它线程完成
- 分块 --为每一层分为多个小的区域
- 光栅化 --将每个块变成位图,优先处理视口的位置
- 画 --合成线程计算出每个位图在屏幕上的位置,然后GPU渲染
扩充-CSS 属性计算过程
你是否了解 CSS 的属性计算过程呢?
有的同学可能会讲,CSS属性我倒是知道,例如:
p{
color : red;
}
上面的 CSS 代码中,p 是元素选择器,color 就是其中的一个 CSS 属性。
但是要说 CSS 属性的计算过程,还真的不是很清楚。
没关系,通过此篇文章,能够让你彻底明白什么是 CSS 属性的计算流程。

首先,不知道你有没有考虑过这样的一个问题,假设在 HTML 中有这么一段代码:
<body>
<h1>这是一个h1标题</h1>
</body>
上面的代码也非常简单,就是在 body 中有一个 h1 标题而已,该 h1 标题呈现出来的外观是如下:

目前我们没有设置该 h1 的任何样式,但是却能看到该 h1 有一定的默认样式,例如有默认的字体大小、默认的颜色。
那么问题来了,我们这个 h1 元素上面除了有默认字体大小、默认颜色等属性以外,究竟还有哪些属性呢?

答案是**该元素上面会有 CSS 所有的属性。**你可以打开浏览器的开发者面板,选择【元素】,切换到【计算样式】,之后勾选【全部显示】,此时你就能看到在此 h1 上面所有 CSS 属性对应的值。
换句话说,我们所书写的任何一个 HTML 元素,实际上都有完整的一整套 CSS 样式。这一点往往是让初学者比较意外的,因为我们平时在书写 CSS 样式时,往往只会书写必要的部分,例如前面的:
p{
color : red;
}
这往往会给我们造成一种错觉,认为该 p 元素上面就只有 color 属性。而真实的情况确是,任何一个 HTML 元素,都有一套完整的 CSS 样式,只不过你没有书写的样式,大概率可能会使用其默认值。例如上图中 h1 一个样式都没有设置,全部都用的默认值。
但是注意,我这里强调的是“大概率可能”,难道还有我们“没有设置值,但是不使用默认值”的情况么?

嗯,确实有的,所以我才强调你要了解“CSS 属性的计算过程”。
总的来讲,属性值的计算过程,分为如下这么 4 个步骤:
- 确定声明值
- 层叠冲突
- 使用继承
- 使用默认值
确定声明值
首先第一步,是确定声明值。所谓声明值就是作者自己所书写的 CSS 样式,例如前面的:
p{
color : red;
}
这里我们声明了 p 元素为红色,那么就会应用此属性设置。
当然,除了作者样式表,一般浏览器还会存在“用户代理样式表”,简单来讲就是浏览器内置了一套样式表。
在上面的示例中,作者样式表中设置了 color 属性,而用户代理样式表(浏览器提供的样式表)中设置了诸如 display、margin-block-start、margin-block-end、margin-inline-start、margin-inline-end 等属性对应的值。
这些值目前来讲也没有什么冲突,因此最终就会应用这些属性值。
层叠冲突
在确定声明值时,可能出现一种情况,那就是声明的样式规则发生了冲突。
此时会进入解决层叠冲突的流程。而这一步又可以细分为下面这三个步骤:
- 比较源的重要性
- 比较优先级
- 比较次序
来来来,我们一步一步来看。
比较源的重要性
当不同的 CSS 样式来源拥有相同的声明时,此时就会根据样式表来源的重要性来确定应用哪一条样式规则。
那么问题来了,咱们的样式表的源究竟有几种呢?

整体来讲有三种来源:
- 浏览器会有一个基本的样式表来给任何网页设置默认样式。这些样式统称用户代理样式。
- 网页的作者可以定义文档的样式,这是最常见的样式表,称之为页面作者样式。
- 浏览器的用户,可以使用自定义样式表定制使用体验,称之为用户样式。
对应的重要性顺序依次为:页面作者样式 > 用户样式 > 用户代理样式
更详细的来源重要性比较,可以参阅 MDN:https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/CSS/Cascade
我们来看一个示例。
例如现在有页面作者样式表和用户代理样式表中存在属性的冲突,那么会以作者样式表优先。
p{
color : red;
display: inline-block;
}
可以明显的看到,作者样式表和用户代理样式表中同时存在的 display 属性的设置,最终作者样式表干掉了用户代理样式表中冲突的属性。这就是第一步,根据不同源的重要性来决定应用哪一个源的样式。
比较优先级
那么接下来,如果是在在同一个源中有样式声明冲突怎么办呢?此时就会进行样式声明的优先级比较。
例如:
<div class="test">
<h1>test</h1>
</div>
.test h1{
font-size: 50px;
}
h1 {
font-size: 20px;
}
在上面的代码中,同属于页面作者样式,源的重要性是相同的,此时会以选择器的权重来比较重要性。
很明显,上面的选择器的权重要大于下面的选择器,因此最终标题呈现为 50px。

可以看到,落败的作者样式在 Elements>Styles 中会被划掉。
有关选择器权重的计算方式,不清楚的同学,可以进入此传送门:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/Specificity
比较次序
经历了上面两个步骤,大多数的样式声明能够被确定下来。但是还剩下最后一种情况,那就是样式声明既是同源,权重也相同。
此时就会进入第三个步骤,比较样式声明的次序。
举个例子:
h1 {
font-size: 50px;
}
h1 {
font-size: 20px;
}
在上面的代码中,同样都是页面作者样式,选择器的权重也相同,此时位于下面的样式声明会层叠掉上面的那一条样式声明,最终会应用 20px 这一条属性值。
至此,样式声明中存在冲突的所有情况,就全部被解决了。
使用继承
层叠冲突这一步完成后,解决了相同元素被声明了多条样式规则究竟应用哪一条样式规则的问题。
那么如果没有声明的属性呢?此时就使用默认值么?
No、No、No,别急,此时还有第三个步骤,那就是使用继承而来的值。
例如:
<div>
<p>Lorem ipsum dolor sit amet.</p>
</div>
div {
color: red;
}
在上面的代码中,我们针对 div 设置了 color 属性值为红色,而针对 p 元素我们没有声明任何的属性,但是由于 color 是可以继承的,因此 p 元素从最近的 div 身上继承到了 color 属性的值。
这里有两个点需要同学们注意一下。
首先第一个是我强调了是最近的 div 元素,看下面的例子:
<div class="test">
<div>
<p>Lorem ipsum dolor sit amet.</p>
</div>
</div>
div {
color: red;
}
.test{
color: blue;
}
因为这里并不涉及到选中 p 元素声明 color 值,而是从父元素上面继承到 color 对应的值,因此这里是谁近就听谁的,初学者往往会产生混淆,又去比较权重,但是这里根本不会涉及到权重比较,因为压根儿就没有选中到 p 元素。
第二个就是哪些属性能够继承?
关于这一点的话,大家可以在 MDN 上面很轻松的查阅到。例如我们以 text-align 为例,如下图所示:
使用默认值
好了,目前走到这一步,如果属性值都还不能确定下来,那么就只能是使用默认值了。
如下图所示:
前面我们也说过,一个 HTML 元素要在浏览器中渲染出来,必须具备所有的 CSS 属性值,但是绝大部分我们是不会去设置的,用户代理样式表里面也不会去设置,也无法从继承拿到,因此最终都是用默认值。
好了,这就是关于 CSS 属性计算过程的所有知识了。

一道面试题
好了,学习了今天的内容,让我来用一道面试题测试测试大家的理解程度。
下面的代码,最终渲染出来的效果,a 元素是什么颜色?p 元素又是什么颜色?
<div>
<a href="">test</a>
<p>test</p>
</div>
div {
color: red;
}
大家能说出为什么会呈现这样的结果么?
解答如下:
实际上原因很简单,因为 a 元素在用户代理样式表中已经设置了 color 属性对应的值,因此会应用此声明值。而在 p 元素中无论是作者样式表还是用户代理样式表,都没有对此属性进行声明,然而由于 color 属性是可以继承的,因此最终 p 元素的 color 属性值通过继承来自于父元素。
你答对了么?-)
-EOF-