JS 浏览器渲染原理 - 从解析 HTML 到 Composite 层的完整流程-js教程-PHP中文网

浏览器渲染的核心是将HTML、CSS和JavaScript转化为屏幕像素，经历解析、DOM/CSSOM构建、渲染树生成、布局、绘制及合成阶段。JavaScript可动态修改页面，但也可能阻塞解析与渲染。关键优化在于减少回流与重绘，利用合成层实现GPU加速动画。

js 浏览器渲染原理 - 从解析 html 到 composite 层的完整流程

浏览器渲染的核心，是将我们编写的HTML、CSS和JavaScript代码，一步步转化为屏幕上可见的像素图像。这个过程远不止我们想象的那么简单，它涉及了从最初的文件解析，到构建DOM和CSSOM，再到布局、绘制，最终通过合成器（Compositor）将所有元素高效地呈现在用户面前。JavaScript在其中扮演着关键角色，它能动态地修改页面结构和样式，直接影响甚至阻塞这些渲染步骤。理解这个流程，是前端工程师优化性能、打造流畅用户体验的基础。

解决方案

说实话，刚开始接触这些概念的时候，我也被各种“树”、“层”搞得有点晕，觉得这玩意儿挺玄乎的。但一旦拆解开来，你会发现它其实是一个相当精妙的流水线作业。整个流程大致可以分为几个关键阶段，每个阶段都有其独特的任务，并且JavaScript的介入，让这个流程变得更加动态，也更复杂。

首先，当浏览器接收到HTML文件时，它会启动HTML解析器，将原始的字节流转换为字符，然后是令牌（Tokens），最终构建出我们熟悉的DOM树（Document Object Model）。这个过程中，如果遇到

<script>

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标签，特别是那些没有

async

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或

defer

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属性的脚本，HTML解析器会暂停，转而去下载并执行JavaScript代码。这也就是为什么我们常说，阻塞性的JavaScript会延迟页面的首次渲染。

与此同时，浏览器也会处理CSS文件。CSS解析器会将CSS样式规则解析成CSSOM树（CSS Object Model）。CSSOM树与DOM树是独立的，但它们最终会结合起来。我个人觉得，CSSOM的构建是阻塞渲染的，这一点特别值得注意，因为浏览器需要完整的样式信息才能正确计算元素的最终样式，进而构建渲染树。

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DOM树和CSSOM树都构建完成后，浏览器会将它们合并，形成渲染树（Render Tree），或者现在更常被称为布局树（Layout Tree）。这棵树只包含需要显示在页面上的可见元素。那些设置了

display: none

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的元素，就不会进入渲染树，这在我看来是一个很巧妙的优化点。渲染树的每个节点都包含了元素的可见属性，比如颜色、尺寸等等。

接着是布局（Layout）阶段，也叫回流（Reflow）。在这个阶段，浏览器会根据渲染树，计算每个元素在屏幕上的精确位置和大小。这是一个递归的过程，从根节点开始，遍历所有可见元素，确定它们在视口中的几何信息。这个过程是相当耗费资源的，因为任何一个元素的尺寸或位置变化，都可能影响到其兄弟元素、父元素甚至整个文档的布局。JavaScript如果频繁地读写DOM属性（比如

offsetWidth

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、

clientHeight

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），会强制浏览器立即执行布局，导致所谓的“布局抖动”（Layout Thrashing），这绝对是前端性能的杀手之一。

布局完成后，就进入了绘制（Paint）阶段，也叫重绘（Repaint）。浏览器会遍历渲染树，将布局阶段计算出的所有几何信息，转化为屏幕上的实际像素。这个过程会将元素绘制到不同的“层”（Layer）上。比如，背景、边框、文本内容等都会被绘制出来。重绘的开销通常比回流小，因为它不涉及几何信息的重新计算，只是更新像素。但如果一个元素被多次重绘，累积起来的开销也可能不容小觑。

最后，也是现代浏览器渲染性能的关键所在，是合成（Compositing）阶段。绘制完成后，浏览器会将所有这些独立的层按照正确的顺序和位置堆叠起来，最终呈现在屏幕上。这个工作通常由一个独立的合成器线程（Compositor Thread）和GPU来完成。在我看来，这是浏览器渲染架构中最优雅的部分之一，因为它允许浏览器在不重新布局或绘制整个页面的情况下，高效地处理元素的移动、缩放或透明度变化，极大地提升了动画的流畅度。JavaScript通过

transform

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、

opacity

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等CSS属性触发的动画，往往能直接跳过布局和绘制阶段，直接进入合成阶段，从而获得更好的性能。

DOM、CSSOM 与渲染树：浏览器如何理解你的代码结构？

说起浏览器如何“理解”我们的代码，这得从它构建内部数据结构说起。这就像我们盖房子，得先有设计图纸（HTML），再有装修风格（CSS），最后才能把房子搭起来。

当浏览器拿到HTML文件，它会启动一个HTML解析器。这个解析器可不是简单地读一遍文件，它会把文件内容从字节流一步步转换成字符，再变成一个个有意义的“令牌”（Tokens），比如

<html>

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、

<head>

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、

<body>

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这些标签。接着，这些令牌会被组织成节点对象，最终构建出一棵树形结构，也就是DOM（Document Object Model）树。这棵树直观地反映了HTML文档的结构，每个HTML标签都对应DOM树上的一个节点。

有个细节我一直觉得很有趣：当HTML解析器遇到

<script>

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标签时，如果这个脚本没有

async

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或

defer

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属性，解析器就会停下来，去下载并执行这个JavaScript文件。直到脚本执行完毕，HTML解析才会继续。这种“暂停-执行-继续”的模式，直接影响了页面的加载速度和用户体验，因为用户可能要等脚本执行完才能看到页面内容。这也是为什么我们常把JS文件放在

<body>

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底部或者使用

async

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defer

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来优化加载。

与此同时，浏览器也会处理CSS文件。CSS解析器会把所有的样式规则解析成另一个树形结构，叫做CSSOM（CSS Object Model）树。这棵树描述了每个元素的样式信息，比如字体、颜色、大小等等。与DOM树不同，CSSOM树的构建是“阻塞渲染”的。这意味着浏览器必须等到所有的CSS文件都被下载并解析完毕，才能开始构建渲染树，因为任何一个元素的最终样式都可能依赖于整个CSS文件中的规则，比如继承、层叠等。

一旦DOM树和CSSOM树都准备好了，浏览器就会把它们“嫁接”起来，形成渲染树（Render Tree）。在我看来，渲染树是DOM和CSSOM的“合体”，它包含了所有可见元素及其计算后的样式。这里有个重要的点：只有那些最终会显示在页面上的元素才会进入渲染树。比如，如果你给一个

<div>

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设置了

display: none

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，那么这个

<div>

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及其子元素就不会出现在渲染树中。但如果是

visibility: hidden

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，元素会出现在渲染树中，只是不可见，因为它仍然占据着布局空间。理解这个差异，对优化页面性能非常关键。渲染树的构建，标志着浏览器已经初步理解了页面的结构和样式，为接下来的布局和绘制做好了准备。

回流与重绘：前端性能瓶颈的幕后推手及优化策略

在浏览器渲染的流程里，回流（Reflow）和重绘（Repaint）绝对是两个让前端开发者又爱又恨的词。它们是页面更新的必然产物，但如果触发得不恰当或过于频繁，就会成为拖慢页面性能的“罪魁祸首”。

回流，也被称为布局（Layout），顾名思义，就是浏览器重新计算文档中元素几何属性（位置和大小）的过程。每当DOM结构发生变化、元素尺寸或位置发生改变（比如修改了

width

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、

height

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、

padding

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、

margin

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、

border

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、

top

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、

left

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等），或者内容发生变化（比如文本内容、图片大小），甚至只是窗口大小调整，都可能触发回流。回流的影响是连锁反应式的，一个元素的几何属性改变，可能会导致其父元素、兄弟元素，甚至整个文档的布局都需要重新计算。我个人觉得，回流是浏览器渲染过程中最耗性能的环节之一，因为它涉及了大量的计算。

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举个例子，如果你用JavaScript连续修改一个元素的样式：

const element = document.getElementById('myElement');
element.style.width = '100px'; // 触发回流
element.style.height = '100px'; // 再次触发回流
element.style.margin = '10px'; // 又一次触发回流

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这样连续操作，浏览器可能会每次修改都尝试执行回流，这叫做“布局抖动”（Layout Thrashing）。聪明的浏览器会尝试批量处理这些样式修改，但在某些情况下，比如当你读取一个元素的几何属性（

element.offsetWidth

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、

element.clientHeight

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、

getComputedStyle()

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等）后立即修改样式，浏览器就不得不立即执行回流，以确保你读取到的是最新的、准确的值。

而重绘（Repaint）则相对“轻量”一些。它发生在元素的几何属性没有改变，但其外观样式发生变化时，比如修改了

color

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、

background-color

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、

visibility

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等不影响布局的属性。重绘只是重新绘制元素的像素，不需要重新计算布局，所以它的开销通常比回流小。

那么，如何优化回流和重绘呢？这其实是前端性能优化的一个永恒话题：

减少DOM操作： 频繁地添加、删除或修改DOM元素是回流的常见原因。可以考虑使用文档碎片（DocumentFragment）进行批量DOM操作，或者通过修改元素的
```
innerHTML
```
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一次性更新内容。
避免频繁读写布局属性： 就像前面提到的，连续读取几何属性后立即修改样式，会强制浏览器同步执行回流。一个好的习惯是，先读取所有需要的布局属性，然后再统一进行样式修改。
使用CSS动画替代JS动画： 对于动画，优先使用CSS的
```
transform
```
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和
```
opacity
```
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属性。这些属性的改变通常只会触发重绘或直接进入合成阶段，而不会触发回流。
将元素脱离文档流： 对于需要频繁操作的元素，可以将其
```
position
```
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设置为
```
absolute
```
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或
```
fixed
```
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，使其脱离文档流。这样，它的改变就不会影响到其他元素的布局，从而减少回流的范围。操作完成后，再将其放回文档流。
避免使用
table
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布局：
```
table
```
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元素的布局算法非常复杂，任何对
```
table
```
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内容的修改都可能导致整个表格的回流，开销巨大。
利用
will-change
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属性：这是一个CSS属性，可以提前告诉浏览器哪些元素将会发生变化，从而让浏览器进行一些优化，比如为该元素创建独立的层，从而减少回流和重绘的影响。但也要注意，滥用
```
will-change
```
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反而可能导致性能下降。

在我看来，优化回流和重绘，核心思想就是“减少不必要的计算和绘制”。通过理解浏览器的工作原理，我们能更聪明地编写代码，让页面跑得更快。

深入 Composite 层：GPU 加速与流畅动画的秘密

如果说回流和重绘是页面性能的“日常挑战”，那么合成（Compositing）层，在我看来，就是现代浏览器在追求极致流畅用户体验上的一张“王牌”，尤其是对于复杂的动画和交互。这个阶段是整个渲染流程的终点，也是GPU发挥其强大并行计算能力的地方。

在绘制（Paint）阶段，浏览器会把页面内容绘制到不同的“层”（Layer）上。你可以把这些层想象成Photoshop里的图层，它们是独立的，可以单独移动、缩放或改变透明度，而不会影响到其他层。哪些元素会被提升到独立的层呢？通常包括：

拥有
```
transform
```
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属性的元素（比如
```
translateZ
```
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、
```
scale
```
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等）。
拥有
```
opacity
```
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属性的元素。
使用
```
will-change
```
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属性声明的元素。
视频元素、
```
canvas
```
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元素。
一些拥有复杂CSS属性（如
```
filter
```
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、
```
mix-blend-mode
```
登录后复制
）的元素。
滚动区域。