农村四月闲人少，勤学苦攻把名扬。这篇文章主要讲述画了20张图，详解浏览器渲染引擎工作原理相关的知识，希望能为你提供帮助。
今天我们来学习一下浏览器渲染引擎的工作原理，文章内容较多，建议先收藏再学习！
先来看看Chrome浏览器的架构图：
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通常，我们编写的html、CSS、javascript等文件，经过浏览器运行之后就会显示出页面，那他们是如何转化为页面的？这背后的原理是什么？这个过程就是浏览器的渲染进程来操作实现的。浏览器的渲染进程的主要任务就是将静态资源转化为可视化界面：
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对于中间的浏览器，它就是一个黑盒，下面就来看看这个黑盒是如何将静态资源转化为前端界面的。由于渲染机制比较复杂，所以渲染模块在执行过程中会被划分为很多子阶段，输入的静态资源经过这些子阶段，最后输出页面。我们将一个处理流程称为渲染流水线，其大致流程如下图所示：
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这里主要包含五个过程：
- DOM树构建：渲染引擎使用HTML解析器（调用XML解析器）解析HTML文档，将各个HTML元素逐个转化成DOM节点，从而生成DOM树；
- CSSOM树构建：CSS解析器解析CSS，并将其转化为CSS对象，将这些CSS对象组装起来，构建CSSOM树；
- 渲染树构建：DOM 树和 CSSOM 树都构建完成以后，浏览器会根据这两棵树构建出一棵渲染树；
- 页面布局：渲染树构建完毕之后，元素的位置关系以及需要应用的样式就确定了，这时浏览器会计算出所有元素的大小和绝对位置；
- 页面绘制：页面布局完成之后，浏览器会将根据处理出来的结果，把每一个页面图层转换为像素，并对所有的媒体文件进行解码。
下图为渲染引擎工作流程中各个步骤所对应的模块：
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从图中可以看出，渲染引擎主要包含的模块有：
- HTML解析器：解析HTML文档，主要作用是将HTML文档转换成DOM树；
- CSS解析器：将DOM中的各个元素对象进行计算，获取样式信息，用于渲染树的构建；
- JavaScript解释器：使用javaScript可以修改网页的内容、CSS规则等。JavaScript解释器能够解释JavaScript代码，并通过DOM接口和CSSOM接口来修改网页内容、样式规则，从而改变渲染结果；
- 页面布局：DOM创建之后，渲染引擎将其中的元素对象与样式规则进行结合，可以得到渲染树。布局则是针对渲染树，计算其各个元素的大小、位置等布局信息。
- 页面绘制：使用图形库将布局计算后的渲染树绘制成可视化的图像结果。
一、DOM树构建
在说构建DOM树之前，我们首先需要知道，为什么要构建DOM树呢？ 这是因为，浏览器是无法直接理解和使用HTML的，所以需要将HTML转化为浏览器能够理解的结构——DOM树。
了解过数据结构的小伙伴对于树结构应该不陌生，树是由结点或顶点和边组成的且不存在着任何环的一种数据结构。一棵非空的树包括一个根结点，还有多个附加结点，所有结点构成一个多级分层结构。下面通过一张图来看看什么是树结构：
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对于上面的三个结构，前两个都是树，他们都只有唯一的根节点，而且不存在环结构。而第三个存在环，所以就不是一个树结构。
说完树结构，就回归正题，来看看什么是DOM树。在页面中，每个HTML标签都会被浏览器解析成文档对象。HTML本质上就是一个嵌套结构，在解析时会把每个文档对象用一个树形结构组织起来，所有的文档对象都会挂在document上，这种组织方式就是HTML最基础的结构——文档对象模型（DOM），这棵树的每个文档对象就叫做DOM节点。 ?
在渲染引擎中，DOM 有三个层面的作用：
- 从页面的视角来看，DOM 是生成页面的基础数据结构；
- 从 JavaScript 脚本视角来看，DOM 提供给 JavaScript 脚本操作的接口，通过这套接口，JavaScript 可以对 DOM 结构进行访问，从而改变文档的结构、样式和内容；
- 从安全视角来看，DOM 是一道安全防护线，一些不安全的内容在 DOM 解析阶段会被拒之门外。
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1. 字符流→词（token）HTML结构会首先通过分词器将字节流拆分为词（token）。Token分为Tag Token 和文本 Token。下面来看一个HTML代码是如何被拆分的：
< body>
< div>
< p> hello world< /p>
< /div>
< /body>
复制代码
对于这句代码，可以拆成词：
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可以看到，Tag Token 又分 StartTag 和 EndTag，?
?<
body>
??、??<
div>
??、??<
p>
??就是 StartTag ，??<
/body>
??、??<
/div>
??、??<
/p>
??就是 EndTag，分别对应图中的蓝色和红色块，文本 Token 对应绿色块。 ?这里会通过状态机将字符拆分成token，所谓的状态机就是将每个词的特征逐个拆分成独立的状态，然后再将所有词的特征字符合并起来，形成一个连通的图结构。那为什么要使用状态机呢？因为每读取一个字符，都要做一次决策，这些决策都和当前的状态有关。 ?
实际上，状态机的作用就是用来做词法分析的，将字符流分解为词（token）。
2. 词（token）→DOM树接下来就需要将 Token 解析为 DOM 节点，并将 DOM 节点添加到 DOM 树中。这个过程是通过栈结构来实现的，这个栈主要用来计算节点之间的父子关系，上面步骤中生成的token会按顺序压入栈中，该过程的规则如下：
- 如果分词器解析出来是StartTag Token，HTML 解析器会为该 Token 创建一个 DOM 节点，然后将该节点加入到 DOM 树中，它的父节点就是栈中相邻的那个元素生成的节点；
- 如果分词器解析出来是 文本 Token，那么会生成一个文本节点，然后将该节点加入到 DOM 树中，文本 Token 是不需要压入到栈中，它的父节点就是当前栈顶 Token 所对应的 DOM 节点；
- 如果分词器解析出来的是EndTag Token，比如是 EndTag div，HTML 解析器会查看 Token 栈顶的元素是否是 StarTag div，如果是，就将 StartTag div从栈中弹出，表示该 div 元素解析完成。
下面来看看这的Token栈是如何工作的，有如下HTML结构：
< html>
< body>
< div> hello juejin< /div>
< p> hello world< /p>
< /body>
< /html>
复制代码
开始时，HTML解析器会创建一个根为 document 的空的 DOM 结构，同时将 StartTag document 的Token压入栈中，然后再将解析出来的第一个 StartTag html 压入栈中，并创建一个 html 的DOM节点，添加到document上，这时Token栈和DOM树如下：
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接下来body和div标签也会和上面的过程一样，进行入栈操作：
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随后就会解析到 div标签中的文本Token，渲染引擎会为该 Token 创建一个文本节点，并将该 Token 添加到 DOM 中，它的父节点就是当前 Token 栈顶元素对应的节点：
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接下来就是第一个EndTag div，这时 HTML 解析器会判断当前栈顶元素是否是 StartTag div，如果是，则从栈顶弹出 StartTag div，如下图所示：
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再之后的过程就和上面类似了，最终的结果如下：
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二、CSSOM树构建
上面已经基本了解了DOM的构建过程，但是这个DOM结构只包含节点，并不包含任何的样式信息。下面就来看看，浏览器是如何把CSS样式应用到DOM节点上的。
同样，浏览器也是无法直接理解CSS代码的，需要将其浏览器可以理解的CSSOM树。实际上。浏览器在构建 DOM 树的同时，如果样式也加载完成了，那么 CSSOM 树也会同步构建。CSSOM 树和 DOM 树类似，它主要有两个作用：
- 提供给 JavaScript 操作样式的能力；
- 为渲染树的合成提供基础的样式信息。
?document.styleSheets??命令来查看CSSOM树：
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那CSS样式的来源有哪些呢？
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可以看到，CSS样式的来源主要有三种：
- 通过 link 引用的外部 CSS 样式文件；
- ?
?< style> ??标签内的CSS样式； - 元素的style属性内嵌的CSS。
body { font-size: 2em }
p {color:blue; }
div {font-weight: bold}
div p {color:green; }
div {color:red; }
复制代码
可以看到上面CSS中有很多属性值，比如2em、blue、red、bold等，这些数值并不能被浏览器直接理解。所以，需要将所有值转化为浏览器渲染引擎容易理解的、标准化的计算值，这个过程就是属性值标准化。经过标准化的过程，上面的代码会变成这样：
body { font-size: 32px }
p {color: rgb(0, 0, 255); }
div {font-weight: 700}
div p {color: (0, 128, 0); }
div {color: (255, 0, 0); }
复制代码
可以看到，2em被解析成了32px，blue被解析成了rgb(255, 0, 0)，bold被解析成700。现在样式的属性已被标准化了，接下来就需要计算 DOM 树中每个节点的样式属性了，这就涉及到 CSS 的继承规则和层叠规则。
（1）样式继承
在 CSS 中存在样式的继承机制，CSS 继承就是每个 DOM 节点都包含有父节点的样式。比如在 HTML 上设置“font-size:20px; ”，那么页面里基本所有的标签都可以继承到这个属性了。
在CSS中，有继承性的属性主要有以下几种：
- 字体系列属性
- font-family：字体系列
- font-weight：字体的粗细
- font-size：字体的大小
- font-style：字体的风格
- 文本系列属性
- text-indent：文本缩进
- text-align：文本水平对齐
- line-height：行高
- word-spacing：单词之间的间距
- letter-spacing：中文或者字母之间的间距
- text-transform：控制文本大小写（就是uppercase、lowercase、capitalize这三个）
- color：文本颜色
- 元素可见性
- visibility：控制元素显示隐藏
- 列表布局属性
- list-style：列表风格，包括list-style-type、list-style-image等
- 光标属性
- cursor：光标显示为何种形态
样式计算过程中的第二个规则是样式层叠。层叠是 CSS 的一个基本特征，它是一个定义了 如何合并来自多个源的属性值的算法。它在 CSS 处于核心地位，CSS 的全称“层叠样式表”正是强调了这一点。这里不再多说。
总之，样式计算阶段的目的是为了计算出 DOM 节点中每个元素的具体样式，在计算过程 中需要遵守 CSS 的继承和层叠两个规则。这个阶段最终输出的内容是每个 DOM 节点的样 式，并被保存在 ComputedStyle 的结构内。
对于以下代码：
< html>
< head>
< link href="https://www.songbingjia.com/android/style.css">
< style>
.juejin {
width: 100px;
height: 50px;
background: red;
}
.content {
font-size: 25px;
line-height: 25px;
margin: 10px;
}
< /style>
< /head>
< body>
< div class="juejin">
< div> CUGGZ< /div>
< /div>
< p style="color: blue" class="content">
< span> hello world< /span>
< p style="display: none; "> 浏览器< /p>
< /p>
< /body>
< /html>
复制代码
最终生成的CSSOM树大致如下：
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三、渲染树构建
在 DOM 树和 CSSOM 树都渲染完成之后，就会进入渲染树的构建阶段。渲染树就是 DOM 树和 CSSOM 树的结合，会得到一个可以知道每个节点会应用什么样式的数据结构。这个结合的过程就是遍历整个 DOM 树，然后在 CSSOM 树里查询到匹配的样式。
在不同浏览器里，构建渲染树的过程不太一样：
- 在 Chrome 里会在每个节点上使用 attach() 方法，把 CSSOM 树的节点挂在 DOM 树上作为渲染树。
- 在 Firefox 里会单独构造一个新的结构， 用来连接 DOM 树和 CSSOM 树的映射关系。
下面来看看构建渲染树的过程：
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可以看到，DOM树中不可见的节点都没有包含到渲染树中。为了构建渲染树，浏览器上大致做了如下工作：遍历DOM树中所有可见节点，并把这些节点加到布局中，而不可见的节点会被布局树忽略掉，如 head 标签下面的全部内容，再比如 p.p 这个元素，因为它的属性包含 dispaly:none，所以这个元素也没有被包含进渲染树中。如果给元素设置了visibility: hidden; 属性，那这个元素会出现在渲染树中，因为具有这个样式的元素是需要占位的，只不过不需要显示出来。 ?
这里在查找的过程中，出于效率的考虑，会从 CSSOM 树的叶子节点开始查找，对应在 CSS 选择器上也就是从选择器的最右侧向左查找。所以，不建议使用标签选择器和通配符选择器来定义元素样式。 ?
除此之外，同一个 DOM 节点可能会匹配到多个 CSSOM 节点，而最终的效果由哪个 CSS 规则来确定，就是样式优先级的问题了。当一个 DOM 元素受到多条样式控制时，样式的优先级顺序如下：内联样式 > ID选择器 > 类选择器 > 标签选择器 > 通用选择器 > 继承样式 > 浏览器默认样式 ?
CSS常见选择器的优先级如下：
| 选择器 | 【画了20张图，详解浏览器渲染引擎工作原理】格式 | 推荐阅读
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