浏览器的关键渲染路径深入解析-浏览器渲染模型

在in面试被CTO问到的问题，谨以此翻译来表达对自己知识匮乏的鄙视。

当浏览器接收到从服务器发送过来的HTML页面信息，在将其绘画渲染到屏幕上之前会有许多的步骤要做。浏览器绘制页面需要做的这一系列行为我们称为关键渲染路径。

了解CRP的知识对于你理解如何提升网站渲染效率非常有用，CRP总共有六步：

构建DOM树
构建CSSOM树
运行JavaScript
创建渲染树
生成布局

绘制页面

1、构造DOM树

DOM(Document Object Model)树是一个表示全解析过的HTML页面的对象。从根节点元素开始，会逐个创建页面中的每个元素/文本节点。元素包裹的其他元素会被作为子元素节点，并且每个节点会包含其全部的属性。例如：标签会有href属性与其节点关联。举个例子：

<html>   
<head>   
  <title>Understanding the Critical Rendering Path</title> 
  <link rel="stylesheet" href="style.css"> 
</head>   
<body>   
  <header> 
      <h1>Understanding the Critical Rendering Path</h1> 
  </header> 
  <main> 
      <h2>Introduction</h2> 
      <p>Lorem ipsum dolor sit amet</p> 
  </main> 
  <footer> 
      <small>Copyright 2017</small> 
  </footer> 
</body>   
</html>

上述HTML会被解析成如下的DOM树

HTML很好的特点在于不需要全部加载完成页面所有内容才来显示网页，可以解析完成一部分内容呈现一部分。但是，其他资源比如CSS和JavaScript会阻止页面的渲染。

2、构建CSSOM树

CSSOM(CSS Object Model)是一个表示各个DOM相关样式的对象，它的表示方法与DOM相似，但是各个节点存在相关的样式值。不论其是显示、还是隐式声明这些样式。在style.css文件中，我们有如下样式：

body { font-size: 18px; }  
header { color: plum; }   
h1 { font-size: 28px; }  
main { color: firebrick; }   
h2 { font-size: 20px; }  
footer { display: none; }

接着会创建如下的CSSOM树：

CSS一直被认为是一种渲染阻塞资源。因此如果在***加载时没有全部解析资源内容就无法进行渲染树的构建。与HTML不同，CSS具有层叠继承的特性，因此不能进行局部加载。定义在文档后面的样式属性会覆盖或更改写之前定义的同类属性。即，如果如果CSS可以进行局部加载的话会导致出现加载错样式的情况。因此表明，CSS必须全部解析之后才能进行下一步。

如果CSS文件适用于当前设备的话，仅仅只是会阻塞渲染。标签可以接受media属性来指定特定样式宽度的特定媒体查询。例如：如果我们有一个样式表具有orientation:landscape的媒体属性，并且我们查看该页面使用portrait模式，就不会出现资源加载而产生的渲染阻塞情况。

CSS要会导致脚本阻塞，这是由于JavaScript文件必须等待CSSOM构建结束之后才进行加载。

运行JavaScript

JavaScript被认为是解析阻塞资源，这表示当解析HTML文档自身时候会被JavaScript给阻塞掉。

当解析器解析到<script>标签时，无论该资源是内部还是外链的都会停止解析，并且等到资源被下载并运行结束后才继续进行解析。这也是为什么如果我们有一个引用了JavaScript文件的元素，它必须被放在可视文档元素之外的原因。

为避免JavaScript解析阻塞，它可以通过设定async属性来要求其异步加载。

<script async src="script.js">

4、创建渲染树(Render Tree)

渲染树是DOM树和CSSOM树的结合体，它代表最终会渲染在页面上的元素的结构对象。它表示只会关注可见内容，对于被隐藏或者CSS属性display:none的属性，不会被包含在结构内。

使用上面例子的DOM和CSSOM，渲染树被创建如下：

5、生成布局

布局决定了浏览器视窗大小，它提供了上下文依赖的CSS样式，如百分比或窗口的单位。视窗尺寸通常通过<head>标签中的<meta>中的viewport设定来决定。如果不存在该标签，则通常默认为980px。

例如：最常用的meta viewport值是设定视窗大小与设备宽度对应：

<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">

举个例子，如果用户使用设备访问网页，宽度为1000px。然后整体视窗尺寸就会基于这个宽度值了，比如50%就是500px,10vw就是100px。

6、绘制页面

***，在绘制页面步骤。页面上的所有可见内容都会被转换为像素并呈现在屏幕上。

具体的绘制时间跟DOM数以及应用的样式有关。有些样式会话费更多的执行时间，比如复杂的渐变背景图片所需要的计算时间远超过简单固定背景色。

整合所有

想要看到关键渲染路径的执行流程，可以使用Chrome的DevTools：

<html>   
<head>   
  <title>Understanding the Critical Rendering Path</title> 
  <link rel="stylesheet" href="style.css"> 
</head>   
<body>   
  <header> 
      <h1>Understanding the Critical Rendering Path</h1> 
  </header> 
  <main> 
      <h2>Introduction</h2> 
      <p>Lorem ipsum dolor sit amet</p> 
  </main> 
  <footer> 
      <small>Copyright 2017</small> 
  </footer> 
  <script src="main.js"></script> 
</body>   
</html>

可以看关于页面加载时的事件日志，以下是我们获得的：

发送请求：发送GET请求index.html
解析HTML然后发送请求：开始解析HTML并构建DOM，然后发送GET请求style.css和main.js。
解析样式表：根据style.css生成CSSOM
执行计算脚本：执行main.js
布局：基于HTML的元视窗标签，生成布局

绘制页面：绘制网页