浏览器的渲染过程及涉及到的缓存机制

本文涉及到:浏览器对用户呈现出一个页面的过程 , DNS/CDN缓存及关系,强制缓存,协商缓存,重排和重绘等要点。

浏览器对用户呈现出一个页面的过程

答:dns解析-》tcp链接-》发送HTTP请求-》服务器处理请求并且返回报文-》浏览器解析渲染页面-》链接结束

DNS解析:

是一个将网址解析成IP 地址的过程。
首先从本地域名服务器中查找,如果找不到就继续向上根域名服务器查找,直到顶级域名,这个过程中存在dns优化有的环节。当查找资源时, 会先找缓存,(浏览器缓存-》系统缓存-》路由器缓存等等),也会根据机器的负载量和距离用户的位置进行dns负载均衡。


image.png
建立TCP连接:

A.客户端发送syn到服务器要求连接
B.服务端向客户端发送ack
C.客户端收到ack并确认后,向服务端发送ack,连连接建立。

发送HTTP请求:

tcp连接建立之后,开始通过HTTP协议传输资源,根据情况判断是否使用HTTPS,HTTP包括请求行,请求报头,请求正文(post,put客户端向服务器传输数据的情况)。keepalive什么的可以在请求头里添加。

服务器处理请求并返回HTTP报文:

(此处涉及强制缓存和协商缓存, 为了先讲清楚浏览器渲染过程,我把他们放在文章末尾。)

服务端接到请求开始对tcp进行处理,对http进行解析,按照报文格式封装成HTTP request对象。响应报文码(1xx:请求已接受,2XX:成功,3xx:重定向,4xx:客户端错误,5xx:服务端错误)

浏览器渲染页面:

边解析边渲染,首先解析html,构建dom树,然后解析css,构建cssom。

我思考过很久HTML和css谁先渲染。我的理解是,不一定,看位置了,如果dom构建的过程中遇到了css的link,那就会先去加载并构建cssom,这个过程不是一次性的。css和同步的js文件都是阻塞DOM树渲染的,但不阻塞DOM解析,直到js加载并且执行完毕。遇到阻塞的css也会延迟js的执行和dom构建。(因为js可能会修改dom或者cssom),css同样,当cssom构建时,js也会停止被阻塞,等待cssom构建完成。

defer & async
1.正常模式
<script src="script.js"></script>
遇到这样的js标签,浏览器会立即加载并执行,不等待后续载入的文档元素。

2.async模式
<script async src="script.js"></script>
有async的js文件会和后续的DOM解析渲染并行执行,当js加载完成,立即执行,这时html解析暂停。因此不会按照标签引入顺序执行。

3.defer模式
<script defer src="script.js"></script>
有defer的js文件的加载,也会和文档的解析构建并行。这一点与async一致。
不同的是,defer的js文件加载完不会立即执行, 会等到所有文档解析完成后,DOMContentLoaded事件触发之前完成, 因此会按照引入顺序执行。

DOMContentLoaded & onload
DOM解析完(阻塞DOM的内容解析完,DOM才真正解析完)会触发DOMContentLoaded事件。如果在DOMContentLoaded之后引入css样式表,DOMContentLoaded可能无法获取样式表里的样式,此时DOM树已经构建完成,但外部css文件还没加载完成,这也是css文件放在头部的原因

onLoad
页面的所有资源被加载以后触发onLoad事件,会在DOMContentLoaded之后触发。

这个过程中有两个重要的过成是回流和重绘。计算盒模型的大小位置还有解析颜色字体等 属性,这些都确定下来的时候开始repain,合成一个rendertree渲染树,render-tree中必须同时存在dom和cssom,浏览器开始布局并渲染到屏幕上。首次加载必然会经历回流和重绘的过程。

重排和重绘

无论何时总会有一个初始化的页面布局伴随着一次绘制。(除非你希望你的页面是空白的:))之后,每一次改变用于构建渲染树的信息都会导致以下至少一个的行为:

部分渲染树(或者整个渲染树)需要重新分析并且节点尺寸需要重新计算。这被称为重排。注意这里至少会有一次重排-初始化页面布局。

由于节点的几何属性发生改变或者由于样式发生改变,例如改变元素背景色时,屏幕上的部分内容需要更新。这样的更新被称为重绘。

重排和重绘代价是高昂的,它们会破坏用户体验,并且让UI展示非常迟缓。

什么情况会触发重排或重绘?
  • 任何改变用来构建渲染树的信息都会导致一次重排或重绘。

  • 添加、删除、更新DOM节点

  • 通过display: none隐藏一个DOM节点-触发重排和重绘

  • 通过visibility: hidden隐藏一个DOM节点-只触发重绘,因为没有几何变化

  • 移动或者给页面中的DOM节点添加动画

  • 添加一个样式表,调整样式属性

  • 用户行为,例如调整窗口大小,改变字号,或者滚动。

一些重排可能开销更大。想象一下渲染树,如果你直接改变body下的一个子节点,可能并不会对其它节点造成影响。但是当你给一个当前页面顶级的div添加动画或者改变它的大小,就会推动整个页面改变-听起来代价就十分高昂。

每次重排重绘浏览器都会立即执行吗?

浏览器一直致力于减少这些消极的影响,浏览器会创建一个变化的队列,浏览器可以向队列添加或变更这些变化,在一个特定的时间或达到一定的数量时,执行一次重排或重绘,通过这种方式,多次重排或重绘会整合起来最终减少重排或重绘的次数,以节省浏览器渲染的开销。

所以 ,同时set和get样式是非常糟糕的做法

// no-no!
el.style.left = el.offsetLeft + 10 + "px";
如何减少重排重绘呢?
  • 离线编辑样式修改,可以通过创建documentFragment临时保存变动,然后一次性更新到dom上。
  • 复制要多次更新的节点,在副本上进行操作,然后一次性替换。
一个问题,为什么会遇到浏览器展示页面开始没有样式,过一会样式才可用的情况?

看到的一个答案,有可能是这个原因,但是我不确定。
开发环境会把css都打包到js里,所以要等js加载好了才有样式,因此会出现这种情况;但是在生产环境下,css会生成css文件,并插入到<style />里,因此就不会出现这种情况了。

两个优化点:css先加载,js后加载
js尽量不要修改dom树。


强制缓存 & 协商缓存

以下是我在OneNote的笔记,粘贴过来就会变成图片没有找到好的办法。
强制缓存和协商缓存是http请求这一步的内容。


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