浅析Chrome的渲染流程（下）

在浅析Chrome的渲染流程（上）中我们介绍了渲染流水线中的 DOM生成、样式计算 和布局三个阶段。今天我们来讲下渲染流水线后面的阶段。

分层

经过生成布局之后生成的布局树，将每个元素的具体位置信息都计算出来了，那么接下来是不是开始着手绘制页面了？

答案依然是否定的。

因为页面中有很多复杂的效果，比如一些复杂的3D变换、页面滚动，或者使用z-indexing做z轴排序等。为了更加方便地实现这些效果，渲染引擎还需要为特定的节点生成专用的图层，并生成一棵对应的图层树（LayerThree）。提到图层，大家最先应该想到的是PS软件。PS中图层是很常见的，比如将图片背景变成透明的，就需要先复制一个图层出来后，用滤棒清除掉图层中不需要的部分，然后应用到原始图像上，就可以生成一个具有透明背景的图片了。

要想直观地理解什么是图层，可以通过Chrome的 “开发者工具”，选择 “Layers” 标签，就可以可视化页面的分层情况，如下图：

在这里插入图片描述
如果找不到 “Layers” 这个标签，请参考下图：

从上面的第一张图可以看出，渲染引擎给页面分了很多图层，这些图层按照一定的顺序折叠加在一起，就形成了最终的页面。

现在你知道了浏览器的页面实际上被分成了很多图层，这些图层叠加后合成了最终的页面。那么这些图层和布局树节点的之间的关系是什么样子呢？请参考下图：
在这里插入图片描述
通常情况下，并不是布局树的每个节点都包含一个图层，如果一个节点没有对应的图层，那么这个节点就从属于父节点的图层。比如上图中的span标签就没有专属图层，那么它们就从属于它们的父节点图层。但不管怎样，最终每个节点都会直接或间接地从属一个层。

浏览器对于满足以下情况的节点会单独创建一个图层：

1.拥有层叠上下文属性的元素会被提升为单独的一个层。

页面是个二维平面，但是层叠上下文能够让HTML元素具有三维概念，这些HTML元素按照自身属性的优先级分布在垂直于这个二维平面的z轴上。在这里插入图片描述
这张是层叠上下文的示意图。

层叠上下文一般具有以下几个属性：

文档根元素（html）。
postion值为absolute（绝对定位-相对于父级元素）或relative（相对定位）且z-index不为auto的元素。
position值为fixed（固定定位-相对于整个文档）或sticky（粘滞定位）的元素。
flex（flexbox）容器的子元素，且z-index值不为auto。
grid容器的子元素，且z-index值不为auto。
opacity属性值小于1的元素。
mix-blend-mode属性值不为normal的元素。
transform/filter/perspective/clip-path/mask/mask-image/mask-border的属性值不为none的元素。
isolation的属性值为isolate元素。
-webkit-overflow-scrolling属性值为touch的元素。
will-change值设定了任一属性而该属性在non-initial值时会创建层叠上下文的元素。
contain属性值为layout、paint或包含它们其中之一的合成值（比如contain:strict/content）的元素。

2.需要剪裁（clip）的地方也会被创建为图层

不过你先需要了解什么是剪裁，结合下面的HTML代码：

<style>
      div {
            width: 200;
            height: 200;
            overflow:auto;
            background: gray;
        } 
</style>
<body>
    <div>
        <p>所以元素有了层叠上下文的属性或者需要被剪裁，那么就会被提升成为单独一层，你可以参看下图：</p>
        <p>从上图我们可以看到，document层上有A和B层，而B层之上又有两个图层。这些图层组织在一起也是一颗树状结构。</p>
        <p>图层树是基于布局树来创建的，为了找出哪些元素需要在哪些层中，渲染引擎会遍历布局树来创建层树（Update LayerTree）。</p> 
    </div>
</body>

在这里我们把div大小限定为200 * 200像素，而div里面的文字内容比较多，文字所显示的区域肯定会超出200 * 200的面积，这时候就产生了剪彩，渲染引擎会把剪裁文字内容的一部分用于显示在div区域，最终的效果如下图：
在这里插入图片描述
所以说，元素有了层叠上下文的属性或者需要被剪裁，满足其中任意一点，就会被提升为单独一层。

我们也可以通过Layers查看我们写的页面对应的图层树，尽量减少图层树的深度，进一步优化我们的网页代码。

图层绘制

在完成图层树的构建之后，渲染引擎会对图层树中的每个图层进行绘制，那么它是怎么实现绘制的呢？

渲染引擎会把每一个图层的绘制拆分为很多小的绘制指令，然后把这些指令按照顺序组成一个待绘制列表，如下图：
在这里插入图片描述
从图中可以看出，绘制列表中的指令其实非常简单，就是让其执行一个简单的绘制操作，比如绘制粉色矩阵或者黑色的线等。而绘制一个元素通常需要好几条绘制指令，因为每个元素的背景、前景、边框都需要单独的指令去绘制。所以在图层绘制阶段，输出的内容就是这些待绘制列表。
在这里插入图片描述
同样我们可以在 “Layers” 里通过点击相应的图层来查看它的绘制指令。

栅格化操作

绘制列表只是用了记录绘制顺序和绘制指令的列表，而实际上绘制操作是由渲染引擎中的合成线程来完成的。在这里插入图片描述
上图中说明了渲染主线程和合成线程之间的关系。当图层的绘制列表准备好之后，主线程会把该绘制列表提交（commit）给合成线程。

我们先讲下视口的概念：

通常一个页面可能很大，但是用户只能看到其中的一部分，我们把用户可以看到的这个部分叫作视口。

用户通过视口只能看到页面的一部分，在这种情况下，要绘制出所有图层内容的话，就会产生太大的开销，而且也没有必要。

基于这个原因，合成线程会将图层划分为图块（tile），这些图块的大小通常是256 * 256或者512 * 512。在这里插入图片描述
然后合成线程会按照视口附近的图块来优先生成位图，实际生成位图的操作是由栅格化来执行的。所谓栅格化，是指将位图转换为图块。图块是栅格化执行的最小单位。渲染进程维护了一个栅格化的线程池，所有的图块栅格化都是在线程池内执行的，运行方式如下图：
在这里插入图片描述
通常，栅格化过程都会使用GPU来加速生成，使用GPU生成位图的过程叫作快速栅格化，或者GPU栅格化，生成的位图被保存在GPU内存中。