浏览器是怎样工作的二：渲染引擎 HTML解析

渲染引擎的职责是……渲染，也就是把请求的内容显示到浏览器屏幕上。

　　默认情况下渲染引擎可以显示HTML，XML文档以及图片。 通过插件（浏览器扩展）它可以显示其它类型文档。比如使用PDF viewer插件显示PDF文件。我们会在一个专门的章节讨论插件与扩展。在这一节我们将专注渲染引擎的主要用途——显示用CSS格式化的HTML与图片。

　　各种渲染引擎

　　我们提到的Firefox, Safari两种浏览器构建于两种渲染引擎之上：Firefox使用Gecko —— Mozilla自家的渲染引擎；Safari 和 Chrome 都使用 Webkit。

　　Webkit 是一个开源的渲染引擎，它源自Linux平台上的一个引擎，经过Apple公司的修改可以支持Mac与Windows平台。更多信息可以参考： http://webkit.org/ 。

　　主要流程

　　渲染引擎开始于从网络层获取请求内容，一般是不超过8Ｋ的数据块。接下来就是渲染引擎的基本工作流程：

　　 

　　图 2：渲染引擎的基本工作流程（解析ＨＴＭＬ构建ＤＯＭ树，渲染树构建，渲染树布局，绘制渲染树）。

　　渲染引擎会解析ＨＴＭＬ文档并把标签转换成内容树中的ＤＯＭ节点。它会解析style元素和外部文件中的样式数据。样式数据和ＨＴＭＬ中的显示控制将共同用来创建另一棵树——渲染树。

　　渲染树包含带有颜色，尺寸等显示属性的矩形。这些矩形的顺序与显示顺序一致。

　　渲染树构建完成后就是"布局"处理，也就是确定每个节点在屏幕上的确切显示位置。 下一个步骤是 绘制 —— 遍历渲染树并用ＵＩ后端层将每一个节点绘制出来。

　　一定要理解这是一个缓慢的过程，为了更好的用户体验，渲染引擎会尝试尽快的把内容显示出来。它不会等到所有ＨＴＭＬ都被解析完才创建并布局渲染树。它会 在处理后续内容的同时把处理过的局部内容先展示出来。

　　主要流程示例

　　

　　图 3：Webkit主要流程

　　

　　图 4：Mozilla的Gecko渲染引擎主要流程(3.6)

　　从图3和图4中可以看出，尽管Webkit与Gecko使用略微不同的术语，这个过程还是基本相同的。
Gecko 里把格式化好的可视元素称做"帧树"（Frame tree）。每个元素就是一个帧（frame）。 Webkit 则使用"渲染树"这个术语，渲染树由"渲染对象"组成。Webkit 里使用"layout"表示元素的布局，Gecko则称为"Reflow"。Webkit使用"Attachment"来连接DOM节点与可视化信息以构建渲染树。一个非语义上的小差别是Gecko在ＨＴＭＬ与ＤＯＭ树之间有一个附加的层 ，称作"content sink"，是创建ＤＯＭ对象的工厂。我们会讨论流程中的每一部分。 

　　解析

　　因为解析是渲染引擎中一个很重要的处理，我们会讲的略深入一些。让我们从一个小的解析介绍开始。

　　解析一个文档意味着把它翻译成有意义的结构以供代码使用。解析的结果通常是一个表征文档的由节点组成的树，称为解析树或句法树。

　　示例——解析表达式"2 + 3 – 1″可以返回下面的树：

　　

　　图 5：数学表达式树节点

　　语法

　　解析是基于文档所遵循的语法规则——书写所用的语言或格式——来进行的。每一种可以解析的格式必须由确定的语法与词汇组成。这被称之为上下文无关语法。 人类语言并非此种语言，所以不能用常规的解析技术来解析。

　　解析器——词法分析器组合

　　解析器有两个处理过程——词法分析与句法分析。

　　词法分析负责把输入切分成符号序列，符号是语言的词汇——由该语言所有合法的单词组成。

　　句法分析是对该语言句法法则的应用。

　　解析器通常把工作分给两个组件——分词程序负责把输入切分成合法符号序列，解析程序负责按照句法规则分析文档结构和构建句法树。词法分析器知道如何过滤像空格，换行之类的无关字符。

　　

　　图 6：从源文档到解析树（文档，词法分析，句法分析，解析树）。

　　解析过程是交互式的。解析器通常会从词法分析器获取新符号并尝试匹配句法规则。如果匹配成功，就在句法树上创建相应的节点，并继续从词法分析器获取下一个符号。如果没有匹配的规则，解析器会内部保存这个符号，并继续从词法分析器获取符号，直到内部保存的所有符号能够成功匹配一个规则。如果最终无法匹配，解析器会抛出异常。这意味着文档无效，含有句法错误。

　　转换

　　多数情况下解析树并非最终结果。解析经常是为了从输入文档转换成另外一种格式。比如编译器要把源码编译成机器码，会首先解析成解析树，再把解析树转换成机器码。

　　

　　图 7：编译过程（源码，解析，解析树，转换，机器码）。

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