前端性能优化(二)02-页面性能优化之浏览器——浏览器是多进程的 浏览器的渲染机制

article/2025/11/10 19:14:34

前端性能优化(二)02-页面性能优化之浏览器——浏览器是多进程的 & 浏览器的渲染机制

浏览器是多进程的

进程线程简单的理解:进程里面可以有多个线程,进程就是QQ,线程就是会话。

  • 浏览器是多进程的
  • 浏览器之所以能够运行,是因为系统给它的进程分配了资源(cpu、内存)
  • 简单点理解,每打开一个Tab页,就相当于创建了一个独立的浏览器进程。

浏览器里面的进程:

  1. Browser进程:浏览器的主进程(负责协调、主控),只有一个。作用有

    • 负责浏览器界面显示,与用户交互。如前进,后退等
    • 负责各个页面的管理,创建和销毁其他进程
    • 将Renderer进程得到的内存中的Bitmap,绘制到用户界面上
    • 网络资源的管理,下载等
  2. 第三方插件进程:每种类型的插件对应一个进程,仅当使用该插件时才创建

  3. GPU进程:最多一个,用于3D绘制等

  4. 渲染进程(浏览器内核)(Renderer进程,内部是多线程的)

    • 默认每个Tab页面一个进程,互不影响。
    • 主要作用为页面渲染,脚本执行,事件处理等

渲染进程是多线程的:

  1. GUI渲染线程

    • 负责渲染浏览器界面,解析HTML,CSS,构建DOM树和RenderObject树,布局和绘制等。
    • 当界面需要重绘(Repaint)或由于某种操作引发回流(reflow)时,该线程就会执行
    • 注意,GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的,当JS引擎执行时GUI线程会被挂起(相当于被冻结了),GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。
  2. js引擎线程

    • 也称为JS内核,负责处理Javascript脚本程序。(例如V8引擎)
    • JS引擎线程负责解析Javascript脚本,运行代码。
    • JS引擎一直等待任务队列中任务的到来,然后加以处理,一个Tab页(renderer进程)中只有一个JS线程在运行
    • 同样注意,GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的。所以如果JS执行的时间过长,要放在body下面,否则就会导致页面渲染加载阻塞。
  3. 事件触发线程

    • 管理着事件队列
    • 监听事件,符合条件时把回调函数放入事件队列中
  4. 定时触发器线程

    • setInterval与setTimeout在此线程中计时完毕后,把回调函数放入事件队列中
    • 浏览器定时计数器并不是由JavaScript引擎计数的,(因为JavaScript引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确),因此通过单独线程来计时并触发定时(计时完毕后,添加到事件队列中,等待JS引擎空闲后执行)
    • 注意,W3C在HTML标准中规定,规定要求setTimeout中低于4ms的时间间隔算为4ms
  5. 异步http请求线程

    • 检测到XHR对象状态变化时,将回调函数放入事件队列中
    • 将检测到状态变更时,如果设置有回调函数,异步线程就产生状态变更事件,将这个回调再放入事件队列中。再由JavaScript引擎执行。

    了解 一下,执行线:

在这里插入图片描述

渲染线程与JS引擎线程互斥

由于JavaScript是可操纵DOM的,如果在修改这些元素属性同时渲染界面(即JS线程和UI线程同时运行),那么渲染线程前后获得的元素数据就可能不一致了。

因此为了防止渲染出现不可预期的结果,浏览器设置GUI渲染线程与JS引擎为互斥的关系,当JS引擎执行时GUI线程会被挂起, GUI更新则会被保存在一个队列中等到JS引擎线程空闲时立即被执行。

举一个简单的例子:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8" /><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge" /><title>Document</title><script>// 页面上的hello world不会变成红色document.getElementById("app").style.color = "red";</script></head><body><div id="app">hello world!</div></body>
</html>

JS阻塞页面加载

从上述的互斥关系,可以推导出,JS如果执行时间过长就会阻塞页面。

譬如,假设JS引擎正在进行巨量的计算,此时就算GUI有更新,也会被保存到队列中,等待JS引擎空闲后执行。 然后,由于巨量计算,所以JS引擎很可能很久很久后才能空闲,自然会感觉到巨卡无比。

所以,要尽量避免JS执行时间过长,这样就会造成页面的渲染不连贯,导致页面渲染加载阻塞的感觉。

总结一下:

  • css加载不会阻塞DOM树解析(异步加载时DOM照常构建),但会阻塞render树渲染(渲染时需等css加载完毕,因为render树需要css信息)
  • Javascript 阻塞 DOM 解析

浏览器的渲染机制

对于渲染,我们首先需要了解一个概念:设备刷新率。

设备刷新率是设备屏幕渲染的频率,通俗一点就是,把屏幕当作墙,设备刷新率就是多久重新粉刷一次墙面。基本我们平常接触的设备,如手机、电脑,它们的默认刷新频率都是60FPS,也就是屏幕在1s内渲染60次,约16.7ms渲染一次屏幕。

这就意味着,我们的浏览器最佳的渲染性能就是所有的操作在一帧16.7ms内完成,能否做到一帧内完成直接决定着渲染性,影响用户交互。

渲染引擎一开始会从网络层获取请求文档的内容,内容的大小一般限制在 8000 个块以内。

然后进行如下所示的基本流程

在这里插入图片描述

渲染引擎将开始解析 HTML 文档,并将各标记逐个转化成“内容树”上的 DOM 节点。同时也会解析外部 CSS 文件以及样式元素中的样式数据。HTML 中这些带有视觉指令的样式信息将用于创建另一个树结构:呈现树。

呈现树包含多个带有视觉属性(如颜色和尺寸)的矩形。这些矩形的排列顺序就是它们将在屏幕上显示的顺序。

呈现树构建完毕之后,进入“布局”处理阶段,也就是为每个节点分配一个应出现在屏幕上的确切坐标。下一个阶段是绘制 - 渲染引擎会遍历呈现树,由用户界面后端层将每个节点绘制出来。

需要着重指出的是,这是一个渐进的过程。为达到更好的用户体验,渲染引擎会力求尽快将内容显示在屏幕上。它不必等到整个 HTML 文档解析完毕之后,就会开始构建呈现树和设置布局。在不断接收和处理来自网络的其余内容的同时,渲染引擎会将部分内容解析并显示出来。

那么我们知道了,CSSOM 树和 DOM 树合并成渲染树,然后用于计算每个可见元素的布局,并输出给绘制流程,将像素渲染到屏幕上。优化上述每一个步骤对实现最佳渲染性能至关重要。

具体的流程:

  • DOM 树与 CSSOM 树合并后形成渲染树。
  • 渲染树只包含渲染网页所需的节点。
  • 布局计算每个对象的精确位置和大小。
  • 最后一步是绘制,使用最终渲染树将像素渲染到屏幕上。

在这里插入图片描述

请注意 visibility: hiddendisplay: none 是不一样的。前者隐藏元素,但元素仍占据着布局空间(即将其渲染成一个空框),而后者 (display: none) 将元素从渲染树中完全移除,元素既不可见,也不是布局的组成部分。

我们以webkit的渲染作为示例:

在这里插入图片描述

我们可以使用调试工具来看一个真实的例子:

在这里插入图片描述

script标签的处理

JS可以操作DOM来修改DOM结构,可以操作CSSOM来修改节点样式,这就导致了浏览器在解析HTML时,一旦碰到script,就会立即停止HTML的解析(而CSS不会),执行JS,再返还控制权。

事实上,JS执行前不仅仅是停止了HTML的解析,它还必须等待CSS的解析完成。当浏览器碰到script元素时,发现该元素前面的CSS还未解析完,就会等待CSS解析完成,再去执行JS。

JS阻塞了HTML的解析,也阻塞了其后的CSS解析,整个解析进程必须等待JS的执行完成才能够继续,这就是所谓的JS阻塞页面。一个script标签,推迟了DOM的生成、CSSOM的生成以及之后的所有渲染过程,从性能角度上讲,将script放在页面底部,也就合情合理了。

简单来说:渲染线程与JS引擎线程是互斥的,当JS引擎执行时渲染线程会被挂起(相当于被冻结了),渲染更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。

总结一下:

浏览器的渲染流程分为:

  • DOM树构建
  • CSSOM树构建
  • RenderObject树构建
  • 布局
  • 绘制

http://chatgpt.dhexx.cn/article/aA1c4jPo.shtml

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