浏览器web端详解

一、背景介绍
浏览器是前端工程师或页面重构师工作中必不可少的，WEB页面运行在各种各样的浏览器当中，浏览器载入、渲染页面的速度直接影响着用户体验，特别是浏览器渲染页面的原理，页面渲染就是浏览器将HTML代码根据CSS定义的规则显示在浏览器窗口中的这个过程，理解了原理就更会容易理解前端优化的一些准则。

二、知识剖析
2.1 reflow(回流)

说到页面为什么会慢？那是因为浏览器要花时间、花精力去渲染，尤其是当它发现某个部分发生了点变化影响了布局，需要倒回去重新渲染， 该过程称为reflow（回流）。

reflow几乎是无法避免的。现在界面上流行的一些效果，比如树状目录的折叠、展开（实质上是元素的显 示与隐藏）等，都将引起浏览器的reflow。鼠标滑过、点击……只要这些行为引起了页面上某些元素的占位面积、定位方式、边距等属性的变化，都会引起它内部、周围甚至整个页面的重新渲 染。通常我们都无法预估浏览器到底会reflow哪一部分的代码，它们都彼此相互影响着。

2.2 repaint(重绘)

如果只是改变某个元素的背景色、文 字颜色、边框颜色等等不影响它周围或内部布局的属性，将只会引起浏览器repaint（重绘）。repaint的速度明显快于reflow（在IE下需要换一下说法，reflow要比repaint更缓慢）。

下面是一个打开Wikipedia时的Layout/reflow的视频（注：HTML在初始化的时候也会做一次reflow，叫intial reflow），你可以感受一下：视频

三、常见问题
浏览器如何渲染页面？

四、解决方案
4.1浏览器工作大流程

先看图

1）浏览器会解析三个东西：

一个是HTML/SVG/XHTML，事实上，Webkit有三个C++的类对应这三类文档。解析这三种文件会产生一个DOM Tree。

CSS，解析CSS会产生CSS规则树。

Javascript，脚本，主要是通过DOM API(Application Programming Interface)和CSSOM(CSS对象模型) API来操作DOM Tree和CSS Rule Tree.

2）解析完成后，浏览器引擎会通过DOM Tree和CSS Rule Tree来构造Rendering Tree。注意：

Rendering Tree渲染树并不等同于DOM树，因为一些像Header或display:none的东西就没必要放在渲染树中了。CSS的Rule Tree主要是为了完成匹配并把CSS Rule附加上Rendering Tree上的每个Element。也就是DOM结点。也就是所谓的Frame。然后，计算每个Frame（也就是每个Element）的位置，这又叫layout和reflow过程。

3）最后通过调用操作系统Native GUI的API绘制。

4.2 DOM解析

上面这段HTML会解析成这样：

下面是另一个有SVG标签的情况：

4.3 CSS解析

CSS的解析大概是下面这个样子（下面主要说的是Firefox的玩法），假设我们有下面的HTML文档：

于是DOM Tree是这个样子

然后我们的CSS文档是这样的：

/* 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; }

于是我们的CSS Rule Tree会是这个样子：

注意：CSS匹配HTML元素是一个相当复杂和有性能问题的事情。所以，你就会在N多地方看到很多人都告诉你，DOM树要小，CSS尽量用id和class，千万不要过渡层叠下去，……

通过这两个树，我们可以得到一个叫Style Context Tree，也就是下面这样（把CSS Rule结点Attach到DOM Tree上）：

所以，Firefox基本上来说是通过CSS解析 生成CSS Rule Tree，然后，通过比对DOM生成Style Context Tree，然后Firefox通过把Style Context Tree和其Render Tree（Frame Tree）关联上，就完成了。注意：Render Tree会把一些不可见的结点去除掉。而Firefox中所谓的Frame就是一个DOM结点，不要被其名字所迷惑了。

4.4渲染

渲染的流程基本上如下（黄色的四个步骤）：

1)计算CSS样式；2)构建Render Tree；3)Layout –定位坐标和大小，是否换行，各种position, overflow, z-index属性……；4)正式开画；

注意：上图流程中有很多连接线，这表示了Javascript动态修改了DOM属性或是CSS属会导致重新Layout，有些改变不会，就是那些指到天上的箭头，比如，修改后的CSS rule没有被匹配到，等。

5.编码实战
详见视频

点击这里

六、扩展思考
1.影响页面渲染速度主要因素有哪些？

reflow(回流)和repaint(重绘)

2.哪些情况下会导致reflow发生？

改变窗囗大小；改变文字大小；添加/删除样式表；内容的改变，如用户在输入框中敲字；激活伪类，如:hover (IE里是一个兄弟结点的伪类被激活)；操作class属性；脚本操作DOM；计算offsetWidth和offsetHeight；设置style属性。

3.如何避免reflow(回流)？

reflow是不可避免的，只能将reflow对性能的影响减到最小。

1.尽可能限制reflow的影响范围。需要改变元素的样式，不要通过父级元素影响子元素。最好直接加在子元素上。

2.通过设置style属性改变结点样式的话，每设置一次都会导致一次reflow。所以最好通过设置class的方式。

3.减少不必要的DOM层级（DOM depth）。改变DOM树中的一级会导致所有层级的改变，上至根部，下至被改变节点的子节点。这导致大量时间耗费在执行reflow上面。

4.避免不必要的复杂的CSS选择器，尤其是后代选择器（descendant selectors），因为为了匹配选择器将耗费更多的CPU。

七、参考文献
参考一：浏览器的渲染原理简介

参考二：为什么每个前端开发者都要理解网页渲染？

八、更多讨论
1.提高浏览器性能的方法还有哪些？

2.浏览器的主要功能有哪些？

3.哪款浏览器的综合性能最优？

“我们相信人人都可以成为一个工程师，现在开始，找个师兄，带你入门，学习的路上不再迷茫。