浏览器渲染原理及性能优化(浏览器渲染原理及流程)
大家好,我是前端岚枫,两个多月没更新博客了,这段时间在忙着找工作,入职新公司,各项都有序的进行着,过年的一年算是很特殊的一年,经历7.20暴雨,8月疫情在家办公一个月,及后面的疫情,12月开始原公司长期放假,这些种种,真是一言难尽,但是进入2022年有个好的开始,1月入职新公司,年会抽奖中奖,紧接着没有被疫情留在郑州,顺利回家过年。新的一年开始,我的技术博文更新也会持续更新。今天主要跟大家分享我整理的浏览器渲染原理及性能优化:性能优化是我们工作中常遇到一些问题, 也是面试官经常提问的问题,希望下面文章对大家有所帮助。
一、进程与线程
进程是操作系统资源分配的基本单位,进程中包含线程
线程是由进程所管理的,为了提升浏览器的稳定性和安全性,浏览器采用了多进程模型
浏览器进程:负责界面显示、用户交互、子进程管理、提供存储等
渲染进程: 每个页面都有单独的渲染进程,核心用于渲染页面
网络进程:主要处理网络资源加载(html、css、js 等)
GPU进程:3d绘制,提高性能
插件进程:chrome中安装的一些插件
二、从输入URL到浏览器显示页面发生了什么
用户输入的关键字还是URL?如果是关键字则使用默认搜索引擎生成URL
用户输入url地址(关键字 会将关键字根据默认引擎生成地址)会开始导航,浏览器进程里面做
浏览器进程 :会准备一个渲染进程用户渲染页面
网络进程加载资源,最终将加载的资源交给渲染进程来处理
渲染完毕显示 ipc
网络七层模型
先去查找缓存,检测缓存是否过期,直接返回缓存中的内容
看域名是否被解析,DNS协议,将域名解析成ip地址(DNS基于UDP)ip+端口号 host
请求是https SSL协商
ip地址来进行寻地址,排队等待,最多能发送6个http请求
tcp 创建链接,用于传输(三次握手)
利用tcp传输数据(拆分成数据包 有序)可靠、有序,服务器按照顺序来接受
http 请求(请求行 请求头 请求体)
默认不会断开keep-alive, 为了下次传输数据时候可以复用上次的创建的链接
服务器收到数据后(响应行 响应头 响应体)
服务器返回301 302 会进行重定向操作
服务器返回304 去查询浏览器缓存进行返回
http 0.9 负责传输html 最早的时候没有请求头和响应头 http 1.0 提供了 http的header 根据header 的不同来处理不同的资源 http 1.1 默认开启了keep-alive 链接复用 管线化 服务器处理多个请求(队头阻塞问题) http 2.0 用同一个tcp链接来发送数据 一个域名一个tcp(多路复用)头部压缩 服务器可以推送数据给服务端 http3.0 解决了tcp的队头阻塞问题 QUIC协议 采用了udp
渲染流程
浏览器无法直接使用HTML,需要将HTML转化成DOM树。(document)
浏览器无法解析纯文本的css样式,需要对css进行解析成styleSheets.(document.styleSheets)
计算出DOM树中的每个节点的具体样式
创建渲染(布局)树,将DOM树中可见节点,添加到布局树中,并计算节点渲染到页面的坐标位置,(layout)
通过布局树,进行分层(根据定位属性,transform属性,clip属性等)生产图层树
将不同图层进行绘制,转交给合成线程处理,最终生产页面,并显示到浏览器上(Painting Display)
查看layer并对图层进行绘制的列表
css 不会阻塞html解析, 先解析html,再解析css, 样式
css 放到底部,可能会导致重绘效果, 当html 渲染时候,会先扫描js 和css 渲染从上到下,边解析边渲染
渲染DOM时,要等待样式加载完毕
js会阻塞html解析,阻止DOM渲染 需要暂停DOM解析去执行js ,js可能会操作样式,所以需要等待样式加载完成
所以js 一般放页面底部,css 放头部
总结:DOM 如何生成
在解析前会先执行预解析操作,会预先加载js、css等文件
字节流 =》分词器 =》Token =》根据token 生成节点 =》插入到DOM 树中
遇到js 执行过程中遇到script 标签,HTMLParse会停止解析,(下载)执行对应的脚本
在js 执行前,需要等待当前脚本之上的所有css 加载解析完毕(js是依赖css的加载)#
三、Perfomance API
// js window.addEventListener('DOMContentLoaded', function(){ let s = 0; for(let i = 0; i< 10000000; i++){ s+=i; } setTimeout(()=>{ document.body.appendChild(document.createtextNode('hello')) },1000) }) setTimeout(()=>{ const { fetchStart, //开始访问 requestStart, //请求的开始 responseStart, //响应的开始 responseEnd, //响应的结束 domInteractive, // dom 可交互的时间点 domContentLoadedEventEnd, //dom加载完毕 loadEventStart //所有资源加载完毕 } = performance.timing; let TTFB = responseStart - requestStart; //首字节返回的事件 服务器处理能力 let TTI = domInteractive - fetchStart; //整个的一个可交互的时间 let DCL= domContentLoadedEventEnd - fetchStart; //DOM整个加载完毕 console.log(TTFB, TTI, DCL) //如图一 const paint = performance.getEnteriesByType('paint') console.log(paint[0].startTime); //FP }, 3000) //递归看load 的时间不能为0 mutationObserver new PerformanceObserver((entryList)=>{ console.log(entryList.getEntries) }).observe({entryTypes:['element']}) 复制代码
图一 图二
四、网络优化策略
减少HTTP请求数,合并js、css,合理内嵌js、css
合理设置服务器端缓存,提高服务器处理速度。(强制缓存、协商缓存)
避免重定向,重定向会降低响应速度(301,302)
使用dns-prefetch,进行DNS预解析
采用域名分片技术,讲资源放到不同的域名下,同一个域名最多处理6个TCP链接问题
采用CDN加速加快访问速度。(指派最近、高度可用)
gzip压缩优化,对传输资源进行体积压缩(html,css,js)
Content-Encoding:gzip 复制代码
加载数据优先级:preload(预先请求当前页面需要的资源) prefetch(将来页面中使用的资源),将数据缓存到HTTP缓存中
<link rel="preload" href="style.css" as="style"> 复制代码
五、关键渲染路径
重排(回流)Reflow:添加元素、删除元素、修改大小、移动元素位置、获取位置等相关信息都会引起重排。
重绘 Repaint: 页面中元素样式的改变并不影响它在文档中的位置。
1.强制同步布局问题
JavaScript强制将计算样式和布局操作提前到当前任务中
<div id="app"></div> <script> function reflow(){ let el = documnet.getElementById('app'); let node = doucument.createElement('h1'); node.innerHTML = 'hello'; el.appendChild(node); //获取位置会导致重排(重新布局) console.log(app.offsetHeight); } window.addEventListener('load',function(){ for(let i=0; i<100; i++){ reflow() } }) </scpript> 复制代码
减少回流和重绘
脱离文档流
渲染时给图片增加固定宽高
尽量使用css3动画
可以使用will-change提取到单独的图层中
六、静态文件优化
1. 图片优化
图片格式:
jpg:适合色彩丰富的照片、banner图;不适合图形文字、图标(纹理有锯齿),不支持透明
png: 适合纯色、透明、图标、支持半透明;不适合色彩丰富图片,因为无损储存会导致储存体积大
gif: 适合动画,可以动的图标;不支持半透明,不适合存储彩色图片
webp: 适合半透明图片,可以保证图片质量和较小的体积
svg: 相比于jpg和png,它的体积更小,渲染成本过高,适合小且色彩单一的图标
图片优化:
避免空src的图片
减小图片尺寸,节约用户流量
img标签设置alt属性,提升图片加载失败时的用户体验
原生的loading:lazy图片懒加载
<img loading="lazy" src="./images/1.jpg" widht="300" height="450" /> 复制代码
不同环境下,加载不同尺寸和像素的图片
对于较大的图片可以考虑采用渐进式图片
采用base64URL 减少图片请求
采用雪碧图片合并图标图片
2. HTML优化
语义化HTML:代码简洁清晰,利于搜索引擎,便于团队开发维护
提前声明字符编码,让浏览器快速确定如何渲染网页内容
减少HTML嵌套关系,减少DOM节点数量
删除多余空格,空行、注释、及无用的属性等
避免table布局
3. css 优化
减少伪类选择器,减少样式层数,减少使用通配符
避免使用css表达式,css表达式会频繁求值,当滚动页面,或者移动鼠标时,都会重新计算(IE6,7)
background-color:expression(new Date()).getHours()%2 ? "red" : "yellow"); 复制代码
删除空行、注释、减少无意义的单位、css进行压缩
使用外链css,可以对css进行缓存
添加媒体字段,只加载有效的css 文件
<link href="index.css" rel="stylesheet" media="screen and(min-width:1024px)" 复制代码
css contain属性将元素进行隔离
减少@import使用,由于import采用的串行加载
4. js 优化
通过async 、defer异步加载文件
减少DOM操作,缓存访问过的元素
操作不直接应用到DOM上,而应用到虚拟DOM上。最后一次性的应用到DOM上
使用webworker解决程序阻塞问题
IntersectionOberver
const observer = new IntersectionOberver(function(changes){ changes.forEach(function(element, index){ if(element,intersectionRatio > 0){ observer.unobserve(element.target); element.target.src = element.target,dataset.src; } }); }); function initObserve(){ const listItems = document.querySelectAll('img'); listItems.forEach(function(item){ observer.observe(item) }) } initObserver 复制代码
虚拟滚动 vertual-scroll-list
requestAnimationFrame、requestIdleCallback
尽量避免使用eval,消耗时间久
使用事件委托,减少事件绑定个数
尽量使用canvas动画、css动画
七、优化策略
关键资源个数越多,,首次页面加载时间就会越长
关键资源的大小,内容越小,下载时间越短
优化白屏:内联css和内联js,移除文件下载较小文件体积
预渲染,打包时候进行预渲染
使用SSR加速首屏加载(耗费服务端资源),有利于SEO优化,首屏利用服务器端渲染,后续交互采用客户端渲染
八、浏览器的存储
cookie: cookie过期时间内一直有效,存储大小4k左右、同时限制字段个数,不适合大量的数据存储,每次请求会携带cookie,主要可以利用做身份检查验证
设置cookie有效期;根据不同子域划分cookie较少传输;静态资源域名和cookie域名采用不同域名,避免静态资源访问时携带cookie
localStroage: chrome下最大存储5M,除非手动清除,否则一直存在,利用localStorage存储静态资源
function cacheFile(url){ let fileContent = localStorage.getItem() if(file){ eval(fileContent) } else { let xhr = new XMLHttpRequest(); xhr.open('GET', url, true); xhr.onload = function(){ let responseText = xhr.responseText; eval(responseText); localStorage.setItem(url,responseText) } xhr.send() } } cacheFile('/index.js') 复制代码
sessionStorage: 会话级别存储,可用于页面间的传值
indexDB:浏览器的本地数据库(基本无上限)
九、增加体验 PWA(Progerssive Web App)
webapp用户体验差(不能离线访问),用户粘性低(无法保存入口),pwa就是为了解决这一系列问题让webapp具有快速,可靠,安全等特点
Web App Mainfset: 将网站添加到桌面、更类似native的体验
Service Worker: 离线缓存内容,配合cache API
Push Api & Notification Api: 消息推送与提醒
App Shell & App Skeleton App壳、骨架屏
作者:前端岚枫
链接:https://juejin.cn/post/7063250603832508452