摘要：在中渲染樹中的每個節(jié)點(diǎn)即是一個渲染器或者渲染器對象。計(jì)算的樣式每個渲染器對象代表一個矩形區(qū)域通常是和一個節(jié)點(diǎn)的盒模型相對應(yīng)。坐標(biāo)系統(tǒng)是相對于根渲染器的。根渲染器的定位為和大小即為瀏覽器窗口的可視化部分比如。渲染器作廢其在屏幕上的矩形區(qū)域。

原文請查閱這里，略有刪減，本文采用知識共享署名 4.0 國際許可協(xié)議共享，BY Troland。

本系列持續(xù)更新中，Github 地址請查閱這里。

這是 JavaScript 工作原理的第十一章。

迄今為止，之前的 JavaScript 工作原理系列文章集中于關(guān)注 JavaScript 語言本身的功能，在瀏覽器中的執(zhí)行情況，如何優(yōu)化等等。

然而，當(dāng)在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的時候，不僅僅只是編寫自己運(yùn)行的 JavaScript 代碼。所編寫的 JavaScript 代碼與運(yùn)行環(huán)境息息相關(guān)。理解 JavaScript 運(yùn)行環(huán)境，它的運(yùn)行原理以及其組成會讓你構(gòu)建出更好的應(yīng)用并且一旦讓應(yīng)用程序運(yùn)行于各種環(huán)境下的時候，讓你更加胸有成竹地應(yīng)對潛在的問題。

那么，讓我們一探瀏覽器主要組件吧：

用戶界面: 包括地址欄，后退和前進(jìn)按鈕，書簽菜單等等。本質(zhì)上，這里包含了除顯示用戶所看到的網(wǎng)頁本身的窗口以外的瀏覽器的每個部分。

瀏覽器引擎: 處理用戶界面和渲染引擎的交互

渲染引擎: 負(fù)責(zé)顯示網(wǎng)頁。渲染引擎解析 HTML 和 CSS 并在屏幕上顯示解析的內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò): 使用各個平臺的不同實(shí)現(xiàn)所發(fā)起的諸如 XHR 請求的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，這些網(wǎng)絡(luò)調(diào)用是基于跨平臺的接口實(shí)現(xiàn)的。

UI 后端: 負(fù)責(zé)繪制諸如復(fù)選框和窗口的核心部件。它暴露出一個平臺無關(guān)的泛型接口。它底層使用操作系統(tǒng) UI 方法。

JavaScript 引擎: 我們在之前的系列文章中有詳細(xì)介紹過。基本上，這是 JavaScript 代碼執(zhí)行的地方。

數(shù)據(jù)存儲: 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可能需要本地存儲所有數(shù)據(jù)。支持的存儲機(jī)制類型包括 localStorage, indexDB, WebSQL 以及 FileSystem。

本文將專注介紹渲染引擎，因?yàn)樗怯脕硖幚?HTML 和 CSS 的解析和可視化的，而這些是大多數(shù)的 JavaScript 應(yīng)用需要持續(xù)進(jìn)行交互的方面。

渲染引擎概述

渲染引擎的主要職責(zé)即在瀏覽器屏幕上顯示請求的頁面。

渲染引擎可以顯示 HTML，XML 文檔以及圖片。如果使用額外的插件，就可以顯示諸如 PDF 的不同類型的文檔。

渲染引擎

與 JavaScript 引擎類似，不同瀏覽器也使用不同的渲染引擎。以下為比較流行的引擎：

Gecko－Firefox

WebKit－Safari

Blink－Chrome, Opera(從版本 15 開始)

渲染過程

渲染引擎從網(wǎng)絡(luò)層獲取到請求的文檔內(nèi)容。

構(gòu)建 DOM 樹

渲染引擎的第一步即解析 HTML 文檔和轉(zhuǎn)化解析的元素為 DOM 樹 上的實(shí)際 DOM 節(jié)點(diǎn)。

假設(shè)有如下的文本輸入框：

  
    
    
  
  
    
 Hello,  friend!  
    
 
      
    
  

HTML 的 DOM 樹類似這樣：

基本上，每個元素是直接包含于其內(nèi)的元素的父節(jié)點(diǎn)。然后依次類推。

構(gòu)建 CSSOM 樹

CSSOM 即 CSS Object Model。當(dāng)瀏覽器構(gòu)建頁面的 DOM 樹的時候，它在 head 標(biāo)簽部分遇到一個引用外部 theme.css 樣式表的 link 標(biāo)簽。表示它可能需要樣式表來渲染頁面，于是便馬上分派一個請求來獲取樣式表。假設(shè)以下為 theme.css 文件內(nèi)容：

body { 
  font-size: 16px;
}

p { 
  font-weight: bold; 
}

span { 
  color: red; 
}

p span { 
  display: none; 
}

img { 
  float: right; 
}

與 HTML 一樣，渲染引擎需要把 CSS 轉(zhuǎn)化為瀏覽器可以操作的東西－即 CSSOM。以下為 CSSOM 的大概模樣：

想知道為什么 CSSOM 是樹狀結(jié)構(gòu)的嗎？當(dāng)為頁面上的任意對象計(jì)算其最終的樣式集的時候，瀏覽器先把最為通用的樣式規(guī)則應(yīng)用于該節(jié)點(diǎn)（比如，它是 body 的子節(jié)點(diǎn)，會先應(yīng)用 body 的所有樣式）然后通過應(yīng)用更為具體的樣式規(guī)則來遞歸重定義計(jì)算的樣式。

讓我們看下具體的例子吧。body 中的 span 標(biāo)簽中的任何文字樣式為字體大小 16 像素且字體顏色為紅色。這些樣式繼承自 body 元素。p 元素的子元素 span 由于應(yīng)用了更為具體的樣式從而不會顯示其內(nèi)容(display:none)。

還有，請注意以上 CSSOM 樹并不完整而且只顯示了樣式表中指定的重寫樣式。每個瀏覽器提供了一份默認(rèn)的樣式集即 『用戶代理樣式』－ 這即當(dāng)沒有提供任何樣式的時候的默認(rèn)顯示樣式。我們的樣式只是簡單地重寫了這些默認(rèn)樣式。

構(gòu)建渲染樹

HTML 中的可視化指令和 CSSOM 樹的樣式數(shù)據(jù)結(jié)合起來創(chuàng)建渲染樹。

你可能為問渲染樹是什么？它是按順序構(gòu)建可視化元素并顯示在屏幕上的樹。它是帶有相應(yīng)的樣式的 HTML 的視覺表現(xiàn)。該樹旨在按正確的順序繪制內(nèi)容。

在 Webkit 中渲染樹中的每個節(jié)點(diǎn)即是一個渲染器或者渲染器對象。

以下為以上的 DOM 和 CSSOM 樹合成的渲染器樹的大概模樣：

為了創(chuàng)建渲染樹，瀏覽器大概做了幾下幾件事：

從 DOM 樹的根節(jié)點(diǎn)開始，遍歷每個可見節(jié)點(diǎn)。一些節(jié)點(diǎn)是不可見的（比如，script 標(biāo)簽，meta 標(biāo)簽等等），然后會被忽略，因?yàn)樗鼈儾⒉粫阡秩镜妮敵鲋酗@示。一些節(jié)點(diǎn)通過樣式隱藏然后也會被忽略。比如以上例子中的 span 節(jié)點(diǎn)，因?yàn)闉槠滹@式設(shè)置了 display: none 的樣式。

瀏覽器為每個可見節(jié)點(diǎn)應(yīng)用相對應(yīng)的 CSSOM 規(guī)則并應(yīng)用這些樣式規(guī)則。

釋放出包含內(nèi)容及其經(jīng)過計(jì)算的樣式的可見節(jié)點(diǎn)。

可以瀏覽下 RenderObject 的源碼(Webkit 中)：https://github.com/WebKit/web...

看一下這個類的一些核心構(gòu)件吧：

class RenderObject : public CachedImageClient {
  // 重繪整個對象。當(dāng)邊框顏色改變或者邊框樣式更改的時候調(diào)用。
  
  Node* node() const { ... }
  
  RenderStyle* style;  // 計(jì)算的樣式
  const RenderStyle& style() const;
  
  ...
}

每個渲染器對象代表一個矩形區(qū)域通常是和一個節(jié)點(diǎn)的 CSS 盒模型相對應(yīng)。它包括諸如寬度，高度以及定位的幾何信息。

渲染樹布局

當(dāng)創(chuàng)建了渲染器并且添加到渲染樹的時候，它并沒有定位和大小的信息。計(jì)算這些值即稱為布局。

HTML 使用了流式布局模型，意即大多數(shù)情況下可以一次性計(jì)算出渲染器的幾何信息。坐標(biāo)系統(tǒng)是相對于根渲染器的。這里使用 Top 和 left 坐標(biāo)。

布局是一個遞歸的過程－它從根渲染器開始進(jìn)行渲染，根渲染器即 HTML 文檔的 html 元素。布局繼續(xù)通過一部分或者整個渲染器層級結(jié)構(gòu)遞歸進(jìn)行，為每個需要計(jì)算幾何信息的渲染器計(jì)算其信息。

根渲染器的定位為 0,0 和大小即為瀏覽器窗口的可視化部分(比如 viewport)。

進(jìn)行布局的過程即計(jì)算出每個節(jié)點(diǎn)在屏幕上顯示的準(zhǔn)確位置。

繪制渲染樹

該階段，遍歷渲染器樹然后調(diào)用渲染器的 paint() 方法來在屏幕上顯示其內(nèi)容。

繪制可以是全局或增量式的(類似于布局)：

全局－重繪整個樹。

增量－以某種方式只更改部分渲染器而不會影響到整顆樹。渲染器作廢其在屏幕上的矩形區(qū)域。這會導(dǎo)致操作系統(tǒng)把它看成是一個需要重繪的區(qū)域并生成一個 paint 事件。操作系統(tǒng)會智能地把幾個區(qū)域合并成一個以提升渲染性能。

總之，理解繪制是個漸進(jìn)式的過程是很重要的。為了更好的交互體驗(yàn)，渲染引擎會試圖盡快在屏幕上顯示內(nèi)容。它不會等待所有的 HTML 結(jié)構(gòu)解析完成才開始構(gòu)建和布局渲染樹。會優(yōu)先解析和顯示部分內(nèi)容，與此同時持續(xù)處理從網(wǎng)絡(luò)接收的剩下的內(nèi)容項(xiàng)。

腳本和樣式的處理順序

當(dāng)解析器遇到