簡述大前端技術(shù)棧的渲染原理

作者：京東物流 盧旭

大前端包括哪些技術(shù)棧

大前端指的是涵蓋所有與前端開發(fā)相關(guān)的技術(shù)和平臺，應(yīng)用于各類設(shè)備和操作系統(tǒng)上。大前端不僅包括Web開發(fā)，還包括移動端開發(fā)和跨平臺應(yīng)用開發(fā)，具體包括：

?原生應(yīng)用開發(fā)：Android、iOS、鴻蒙（HarmonyOS）等；

?Web前端框架：Vue、React、Angular等；

?小程序開發(fā)：微信小程序、京東小程序、支付寶小程序等；

?跨平臺解決方案：React Native、Flutter、Taro、Weex等。

什么是渲染

?渲染：在計算機中，渲染是指將計算機程序中的圖形數(shù)據(jù)（三維模型、紋理、光源等）通過計算和圖形處理技術(shù)，最終轉(zhuǎn)化為圖像的過程。這個過程不僅限于靜態(tài)圖像的生成，也包括動畫和視頻的渲染，以實現(xiàn)逼真的視覺效果。

?渲染原理：是指將代碼轉(zhuǎn)換為用戶可以看到的UI界面的過程。如在Web前端領(lǐng)域，渲染原理主要涉及如何將HTML、CSS和JavaScript等代碼轉(zhuǎn)化為用戶界面上的實際顯示效果。這個過程通常包括解析、布局、繪制等步驟，具體根據(jù)不同的平臺有不同的實現(xiàn)方式，渲染引擎也有所不同。?

Android渲染原理

Android的渲染引擎負責(zé)將應(yīng)用程序的用戶界面渲染到屏幕上。其中的核心組件包括：

?SurfaceFlinger?：負責(zé)合并來自不同應(yīng)用程序的圖形輸出，并將其組合成一個屏幕圖像。它管理著EventControlThread、DispSyncThread等線程，以及處理VSYNC信號，確保UI的平滑顯示?;

?Skia：Android的2D圖形庫，用于繪制應(yīng)用程序的用戶界面；Skia實現(xiàn)了Canvas系統(tǒng)，可以處理矢量圖形、文本和位圖等不同類型的繪圖需求。

?OpenGL ES/Vulkan： 兩種主要的圖形API，用于處理高性能的3D渲染；OpenGL ES是移動設(shè)備上常用的圖形API標準，而Vulkan是較新的高效低開銷圖形API。

?Hardware Composer (HWC)：HAL（Hardware Abstraction Layer）組件，可與GPU和顯示器直接交互；它處理來自SurfaceFlinger的圖層，并決定如何高效地組合這些圖層。

?Gralloc：圖形緩沖區(qū)分配器，它負責(zé)管理內(nèi)存從不同的圖形組件（如SurfaceFlinger、應(yīng)用程序）之間的共享和分配。通過Gralloc，多個圖形組件可以有效地在共享的緩沖區(qū)上進行繪制操作。

?RenderThread：這是UI渲染pipeline的一個重要部分，特別是對于繪制復(fù)雜UI的應(yīng)用程序；它運行在一個獨立的線程上，以處理資源密集型的渲染任務(wù)，避免阻塞主線程。

?Choreographer?：通過內(nèi)部的FrameDisplayEventReceiver接收VSYNC信號，統(tǒng)一處理InputEvent、Animation和Traversal等任務(wù)。它負責(zé)協(xié)調(diào)UI的繪制，確保在每個VSYNC信號到達時執(zhí)行必要的繪制操作

?GLSurfaceView： 提供一個OpenGL ES繪圖表面，并且可以將OpenGL的繪圖命令路由到相關(guān)的GL context中；通常用于實現(xiàn)高級別的3D圖形渲染。

?TextureView：可以在應(yīng)用程序中作為一個UI組件來顯示內(nèi)容，如視頻和其他動畫，它內(nèi)部使用Texture來高效管理。

?WebView： 用于處理H5頁面顯示的組件，它內(nèi)部不僅涉及HTML渲染，還包含圖形渲染組件。

View和ViewGroup是應(yīng)用框架層的核心組件，View是界面的基本元素，而ViewGroup是View的容器。渲染引擎通過遍歷View樹，計算每個View的大小和位置，并將其繪制到屏幕上。主要涉及以下幾個步驟：

?測量（Measurement）：在這個階段，渲染引擎會遍歷View樹，并調(diào)用每個View的onMeasure方法來計算其大小。這個過程會從上到下（從根View到子View）進行，以確保每個View都根據(jù)其父View的大小約束來確定自己的大小。

?布局（Layout）：通過XML布局文件或者Java/Kotlin代碼定義View層級，系統(tǒng)解析后會生成相應(yīng)的View樹，在測量階段完成后，渲染引擎會進入布局階段。在這個階段，它會調(diào)用每個View的onLayout方法來確定其在屏幕上的位置。這個過程同樣是從上到下進行的，以確保每個View都被放置在正確的位置上。

?繪制（Draw）：渲染引擎會遍歷View樹，并調(diào)用每個View的onDraw方法來將其內(nèi)容繪制到屏幕上。這個過程可能會使用到GPU加速來提高繪制效率。

?合并圖層（Layer Merge）：將不同視圖的圖層合并為最終的顯示圖像。

?顯示到屏幕（Display to Screen）：將合并后的圖像顯示到屏幕上。

Android的渲染過程是自上向下的遞歸測量和布局過程，Android 系統(tǒng)的渲染管道充分利用了多線程、硬件加速和顯示同步技術(shù)，確保流暢的用戶體驗。從應(yīng)用程序定義的界面，經(jīng)過 View 系統(tǒng)層的繪制，到 GPU 硬件加速實現(xiàn)，再到最終合成顯示。這些組件共同承擔(dān)了將應(yīng)用程序的圖形內(nèi)容高效地顯示到設(shè)備屏幕上的任務(wù)，確保圖形渲染的高效性和穩(wěn)定性。

iOS渲染原理

iOS 的渲染原理是核心組件的共同協(xié)作，實現(xiàn)高效且流暢的界面顯示；主要核心組件包括：

?UIKit/Core Animation層：UIKit 中的所有界面元素都是基于 UIView 和 CALayer 的，它們共同起作用來描述并管理視圖的層級關(guān)系和屬性（例如背景顏色、邊框、陰影等）；DisplayLink是解決屏幕刷新率問題，DisplayLink在每次屏幕刷新前會調(diào)用回調(diào)函數(shù)，保證整個渲染過程的刷新頻率與屏幕刷新頻率同步，確保幀率。

?Core Animation：Compositing是在代碼執(zhí)行修改界面的屬性之后，UIKit 會將這些修改提交給 Core Animation，后者會將這些屬性變化組合在一起，并生成一個光柵化的視圖圖像。這些圖像然后會被傳遞到合成器進行處理。Animation是Core Animation 負責(zé)處理動畫效果，通過離屏渲染和硬件加速來提高性能，這樣保證界面動畫的流暢性和穩(wěn)定性。

?Render Server：Layer Tree是當(dāng)應(yīng)用程序?qū)?a target="_blank">信息提交給 Core Animation，Core Animation 會將這些信息發(fā)送到一個叫作 Render Server 的后臺進程。Render Server 會處理這個層級樹（Layer Tree），并對其進行必要的合成和繪制操作。打包成二進制元數(shù)據(jù)，發(fā)送到GPU進行實際渲染，Render Server打包所有的Layer信息并發(fā)送到GPU進行實際的渲染處理。

?Metal/ OpenGL ES：繪制指令是Render Server 將合成后的層（Layer）提交給 Metal 或 OpenGL ES，這些渲染框架會根據(jù)指令調(diào)度圖形處理單元（GPU）進行實際的繪制操作。它們負責(zé)將高層次的繪圖指令轉(zhuǎn)換為低層次的 GPU 指令。

?GPU 渲染：GPU 負責(zé)執(zhí)行這些繪圖指令，把每一幀繪制到屏幕緩沖區(qū)。GPU加速能夠顯著提高圖形的繪制效率和性能。

?VSync 和 Framebuffer：VSync（垂直同步）是為了避免屏幕撕裂現(xiàn)象，iOS 使用 VSync 機制。VSync 會在屏幕刷新期間觸發(fā)通知，使應(yīng)用程序和 Render Server 知道什么時候該提交新的一幀數(shù)據(jù)。

?Framebuffer是GPU 完成渲染后，幀緩沖區(qū) (Framebuffer) 中的內(nèi)容被送到顯示控制器，最終顯示在屏幕上。

整個過程是 CPU 和 GPU 的協(xié)作工作，分階段地處理和優(yōu)化每一幀的渲染，確保最終的顯示效果流暢、精美；此外，通過使用硬件加速和高效的渲染算法，iOS 渲染系統(tǒng)能夠在保持高性能的同時節(jié)省設(shè)備的電力消耗；而繪制流程主要包括布局、繪制和渲染，如下：

??布局階段?：在iOS中，布局是通過Auto Layout系統(tǒng)實現(xiàn)的，這是一個基于約束的布局系統(tǒng)，它根據(jù)視圖及其子視圖的約束條件計算位置和大小。當(dāng)約束條件發(fā)生變化時，Layout Engine會重新計算視圖的位置和大小，這個過程稱為布局?；布局階段涉及到視圖的層級關(guān)系設(shè)置，包括視圖的位置、大小、背景色等屬性。這個階段還包括了計算和設(shè)置視圖的frame，這是通過約束的計算來確定的?。

?繪制階段?：繪制階段涉及到將視圖的內(nèi)容繪制到屏幕上。這包括調(diào)用drawRect:和drawLayer:inContext:等方法，這些方法在視圖需要重繪時被調(diào)用?。在這個階段，視圖會將其內(nèi)容繪制到圖層上。每個UIView對象都有一個layer屬性，指向一個CALayer類的對象，視圖會將自己繪制到這個圖層上?。

?渲染階段?：渲染階段是將繪制好的圖層內(nèi)容呈現(xiàn)到屏幕上。這個過程涉及到圖層的提交、核心動畫的處理、OpenGL幾何形狀的設(shè)置以及最終的屏幕渲染?。渲染階段主要由GPU執(zhí)行，而布局和繪制階段主要由CPU處理。CPU和GPU的協(xié)同工作使得iOS設(shè)備的圖形渲染高效且流暢?。

鴻蒙渲染原理

鴻蒙系統(tǒng)（HarmonyOS）是華為開發(fā)的一種微內(nèi)核操作系統(tǒng)，用于包括智能手機、平板、智能手表、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。鴻蒙系統(tǒng)的渲染原理涉及多個方面，主要包括UI渲染、圖形處理和硬件加速等。鴻蒙采用了分布式架構(gòu)設(shè)計，可以實現(xiàn)一次開發(fā)，多端部署。

鴻蒙的渲染流程包括以下幾個步驟：

1.ArkUI聲明式UI：開發(fā)者使用ArkUI編寫界面描述文件。

2.編譯生成Render Node樹：將ArkUI文件編譯成中間表示形式Render Node樹。

3.生成VNode樹：將Render Node樹轉(zhuǎn)換為VNode樹，用于虛擬DOM的管理和更新。

4.渲染合成：根據(jù)VNode樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和屬性信息進行繪制操作，最終輸出到屏幕上。

鴻蒙的亮點在于提供了分布式UI能力，即可以在多個設(shè)備上進行協(xié)同渲染，讓UI不僅局限于一個設(shè)備上運行，而是分布式地在多個終端設(shè)備上共同運行，從而提升性能和用戶體驗。

Vue渲染原理

Vue.js是一款JavaScript框架，用于構(gòu)建用戶界面；Vue的渲染原理基于虛擬DOM技術(shù)；當(dāng)組件的狀態(tài)發(fā)生變化時，Vue會創(chuàng)建一個新的虛擬DOM樹來反映這些變化；然后，Vue會比較新老虛擬DOM樹的差異，并計算出最小的修改量來更新實際的DOM結(jié)構(gòu)，其渲染流程包括以下主要步驟：

?初始化：當(dāng)創(chuàng)建 Vue 實例時，Vue 會進行初始化，包括綁定數(shù)據(jù)、計算屬性、方法和偵聽器。響應(yīng)式系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)對象轉(zhuǎn)換為響應(yīng)式對象，并初始化模板編譯器和渲染函數(shù)。

?解析模板：Vue首先會解析模板，并生成一個抽象語法樹（AST）。這個過程中，Vue會將模板中的指令和屬性轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的AST節(jié)點。

?生成渲染函數(shù)：Vue根據(jù)AST生成一個渲染函數(shù)，該函數(shù)用于生成虛擬DOM樹。渲染函數(shù)是一個JavaScript函數(shù)，用于生成VNode（Vue的虛擬DOM節(jié)點）并將其渲染到真實的DOM樹上。

?執(zhí)行渲染函數(shù)：當(dāng)組件的狀態(tài)發(fā)生變化時，Vue會重新執(zhí)行渲染函數(shù)，生成一個新的虛擬DOM樹。

?對比新舊虛擬DOM樹：Vue會對比新舊虛擬DOM樹的差異，找出需要更新的部分。這個過程通過Vue內(nèi)部的“diff”算法實現(xiàn)，該算法會對比新舊虛擬DOM樹的結(jié)構(gòu)和屬性，找出差異。

?更新DOM：根據(jù)差異更新真實的DOM樹。Vue會最小化DOM操作的次數(shù)，只更新需要變化的部分，而不必重新渲染整個頁面。

Vue的渲染原理通過響應(yīng)式系統(tǒng)和虛擬DOM協(xié)同工作，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)綁定和靈活的視圖更新策略。我們只需關(guān)注數(shù)據(jù)的變化，Vue會自動處理視圖的更新，大大提高了開發(fā)效率和用戶體驗。

React渲染原理

React的渲染原理有幾個核心概念：Virtual DOM（虛擬DOM）、Reconciliation（協(xié)調(diào)）。

?Virtual DOM：Virtual DOM是React用來描述真實DOM樹的一個JavaScript對象樹，其結(jié)構(gòu)和真實的DOM樹一一對應(yīng)。當(dāng)組件的狀態(tài)（state）或?qū)傩裕╬rops）發(fā)生變化時，React不是直接操作真實的DOM樹，而是在內(nèi)存中創(chuàng)建一個新的Virtual DOM樹。

?Diffing 算法：React通過比較新舊Virtual DOM樹的差異（使用Diff算法），來確定哪些部分需要更新，并只對更新的部分進行對應(yīng)的DOM操作，從而提高了渲染效率。

?Reconciliation：當(dāng)組件狀態(tài)或?qū)傩园l(fā)生變化時，React需要調(diào)用Reconciliation算法來決定哪些DOM節(jié)點需要更新以及如何更新。Reconciliation算法的基本流程包括比較新舊Virtual DOM的根節(jié)點，判斷是否可以復(fù)用，以及根據(jù)節(jié)點的類型和屬性進行更新或替換。React采用遞歸遍歷的方式來比較新舊Virtual DOM，這也是為什么更新操作不適合過于頻繁的原因，因為遞歸遍歷是一個高消耗的操作。

React的渲染流程可以大致分為兩個階段：render階段和commit階段。

?render階段：在這個階段，React會調(diào)合（reconcile）虛擬DOM，計算出最終要渲染出來的虛擬DOM。這個過程包括生成Fiber對象、收集副作用、找出哪些節(jié)點發(fā)生了變化，并打上不同的flags。Diff算法也是在這個階段執(zhí)行的。render階段的工作都是在內(nèi)存中進行的，計算出更新后的Fiber樹，但在這個階段并沒有更新UI，視圖不會有任何更改。

?commit階段：在這個階段，React會根據(jù)上一步計算出來的虛擬DOM，同步地渲染具體的UI。渲染器（Renderer）會根據(jù)協(xié)調(diào)器（Reconciler）計算出來的虛擬DOM，同步地渲染節(jié)點到視圖上。這個過程是同步執(zhí)行的，不可以被打斷。

React的渲染原理通過Virtual DOM和Reconciliation算法，以及調(diào)度器、協(xié)調(diào)器和渲染器的協(xié)同工作，實現(xiàn)了高效、可靠的UI更新。

小程序渲染原理

小程序（這里以微信小程序為例，其它大同小異）的渲染原理主要如下：

?微信小程序采用了雙線程模型，將渲染和邏輯處理分離到不同的線程中，從而提高了渲染速度和效率。具體來說，渲染層負責(zé)頁面的渲染和繪制工作，而邏輯層則負責(zé)處理小程序的業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)處理。

?渲染層：負責(zé)將WXML模板和WXSS樣式解析并生成最終的頁面。渲染層會構(gòu)建DOM樹和樣式表，并通過底層的圖形系統(tǒng)進行繪制和顯示；

?邏輯層：使用獨立的JSCore作為運行環(huán)境，執(zhí)行小程序的JavaScript代碼，處理用戶的輸入和事件，并更新頁面的狀態(tài)。邏輯層與渲染層之間通過特定的通信機制進行數(shù)據(jù)傳輸和事件通知。

渲染流程主要包括解析和編譯、預(yù)加載、頁面渲染和繪制與顯示，具體如下：

?解析和編譯?：當(dāng)用戶打開小程序時，小程序框架首先對小程序的代碼進行解析和編譯。這一過程包括將小程序的代碼轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的指令，并生成對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如頁面樹和組件樹。解析和編譯過程需要消耗一定的時間，但在后續(xù)的頁面渲染中能夠大大提高效率。

??預(yù)加載?：在解析和編譯完成后，小程序框架進行預(yù)加載。預(yù)加載是指在用戶進入具體頁面之前，提前加載可能需要使用的資源，如圖片、樣式文件等。通過預(yù)加載，小程序能夠在用戶切換頁面時減少加載時間，提高渲染速度。

??頁面渲染?：當(dāng)用戶進入具體頁面時，小程序框架將頁面樹和組件樹渲染到屏幕上。渲染過程包括計算每個組件的位置和尺寸、應(yīng)用樣式和布局，并生成最終的繪制指令。

?繪制與顯示?：小程序框架將渲染得到的繪制指令交給底層的圖形系統(tǒng)進行繪制。圖形系統(tǒng)會將指令轉(zhuǎn)換成圖像，并顯示在屏幕上。

微信小程序的渲染原理是一個基于雙線程模型的高效渲染過程，通過渲染層和邏輯層的分離與協(xié)同工作，實現(xiàn)了頁面的快速渲染和流暢的用戶體驗。

ReactNative渲染原理

React Native是基于React技術(shù)棧開發(fā)跨平臺移動應(yīng)用的一種框架；React Native的渲染原理主要涉及JavaScript線程與原生線程的交互，以及React的Virtual DOM（虛擬DOM）機制。其渲染原理如下：

?JavaScript線程與原生線程的交互：React Native在JavaScript線程中運行JavaScript代碼，包括React組件的渲染邏輯；當(dāng)JavaScript線程計算出需要進行UI更新時，這些更新會被序列化并通過一個叫做Bridge的機制發(fā)送給原生線程；原生線程接收到更新后，會負責(zé)實際的UI繪制和更新操作，包括創(chuàng)建和更新原生UI組件。

?Virtual DOM機制：React Native利用React的Virtual DOM機制來優(yōu)化UI的更新；當(dāng)組件的狀態(tài)或?qū)傩园l(fā)生變化時，React Native會在JavaScript線程中創(chuàng)建一個新的Virtual DOM樹；然后，React Native會使用Diff算法比較新舊Virtual DOM樹的差異，找出需要更新的部分；只有差異部分會被通過Bridge發(fā)送給原生線程進行更新，從而減少了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了性能。

React Native的渲染流程主要包括以下幾個步驟：

?組件渲染：在JavaScript線程中，React Native組件的render方法會被調(diào)用，生成對應(yīng)的Virtual DOM描述。這個描述會被React的渲染系統(tǒng)用來構(gòu)建組件樹。

?Diff算法比較：當(dāng)組件的狀態(tài)或?qū)傩园l(fā)生變化時，React Native會使用Diff算法比較新舊Virtual DOM樹的差異。這個過程會找出需要更新的部分，并準備相應(yīng)的更新指令。

?數(shù)據(jù)序列化與傳輸：更新指令會被序列化為原生線程可理解的數(shù)據(jù)格式。然后，這些數(shù)據(jù)會通過Bridge機制發(fā)送給原生線程。

?原生UI更新：原生線程接收到更新指令后，會解析這些指令并應(yīng)用到實際的UI控件上。這包括創(chuàng)建新的原生UI組件、更新現(xiàn)有組件的屬性或移除不再需要的組件等。

?渲染結(jié)果展示：經(jīng)過原生線程的處理后，UI的更新會實時反映在移動設(shè)備的屏幕上。用戶可以看到最新的界面效果，并根據(jù)需要進行進一步的交互。

React Native的渲染原理和主要流程通過JavaScript線程與原生線程的緊密協(xié)作，以及Virtual DOM和Diff算法的優(yōu)化，實現(xiàn)了在JavaScript中編寫UI代碼并在App原生環(huán)境中高效渲染的能力。這種機制不僅提高了應(yīng)用的性能，還降低了跨平臺開發(fā)的復(fù)雜性和成本。

Flutter渲染原理

Flutter是Google推出的開源UI框架，主要用于多平臺的應(yīng)用開發(fā)。其渲染原理是構(gòu)建跨平臺應(yīng)用的關(guān)鍵部分，主要基于其獨特的三層樹結(jié)構(gòu)：Widget樹、Element樹和RenderObject樹（或稱為渲染樹）。這三層結(jié)構(gòu)的設(shè)計旨在優(yōu)化性能，減少不必要的重繪和重建。

?Widget樹：Widget是Flutter中用戶界面的不可變描述，是構(gòu)成Flutter應(yīng)用程序的基本元素。Widget樹是存放渲染內(nèi)容的配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建非常輕量，在頁面刷新的過程中隨時會重建。

?Element樹：Element是Widget樹和RenderObject樹之間的中間層，負責(zé)將Widget樹的變化抽象化，并管理RenderObject的復(fù)用。Element持有Widget的引用，并可以對其屬性進行修改，而不是完全重建整個樹。

?RenderObject樹（渲染樹）：RenderObject樹用于應(yīng)用界面的布局和繪制，保存了元素的大小、布局等信息。RenderObject的創(chuàng)建和銷毀相對耗能，因此Element樹會緩存RenderObject對象，以便在需要時復(fù)用。

Flutter的渲染流程主要包括以下幾個階段：

?構(gòu)建（Build）：Flutter框架根據(jù)Widget樹中的變化調(diào)用每個Widget的build方法；build方法返回一個新的Widget，表示當(dāng)前Widget的最新狀態(tài)；此階段主要確定哪些Widget需要更新。

?布局（Layout）：在構(gòu)建階段之后，F(xiàn)lutter框架執(zhí)行布局過程；為每個需要更新的Widget確定其在屏幕上的位置和大??；調(diào)用每個Widget的layout方法，根據(jù)其約束條件（如最大寬度、最小高度等）計算出最佳的位置和大小。

?繪制（Paint）：布局階段完成后，F(xiàn)lutter框架執(zhí)行繪制過程；根據(jù)每個Widget的布局信息將其繪制到屏幕上；調(diào)用每個Widget的paint方法，將Widget的內(nèi)容繪制到一個離屏的Canvas上。

?合成（Compositing）：在繪制階段完成后，F(xiàn)lutter框架執(zhí)行合成過程；將所有已繪制的Canvas組合成最終的顯示圖像；調(diào)用每個Widget的compositing方法，將它們的繪制結(jié)果合并到一起。

?顯示（Display）：合成階段完成后，F(xiàn)lutter框架將最終的顯示圖像發(fā)送給硬件，將其顯示在屏幕上。

綜上所述，F(xiàn)lutter的渲染原理通過三層樹結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化，實現(xiàn)了高效、流暢的跨平臺應(yīng)用界面渲染。

Taro渲染原理

Taro框架的核心思想是通過將Vue或React中編寫的代碼進行抽象和統(tǒng)一規(guī)范，然后映射到不同的平臺上，通過組件化的方式實現(xiàn)統(tǒng)一代碼覆蓋多個平臺。這種方式大大提高了代碼的復(fù)用率和開發(fā)效率。主要如下：

?統(tǒng)一抽象規(guī)范：Taro框架定義了一套跨平臺的組件、事件、CSS樣式等規(guī)范，使得在編寫React代碼時，能夠通過這些抽象出來的規(guī)范來編寫，從而實現(xiàn)跨平臺的兼容性。

?代碼轉(zhuǎn)換：Taro框架為不同的平臺提供對應(yīng)的代碼轉(zhuǎn)換工具，將抽象的React代碼轉(zhuǎn)換為應(yīng)該在目標平臺上運行的代碼。這一步驟是Taro實現(xiàn)跨平臺渲染的關(guān)鍵。

?統(tǒng)一API：將不同平臺上的API進行兼容性處理和封裝，使得在不同平臺上的開發(fā)人員都可以通過同樣的API進行開發(fā)。這樣做不僅降低了開發(fā)難度，還提高了開發(fā)效率。

?差異化處理：針對不同的平臺特性，Taro框架進行了特定平臺的定制化開發(fā)，充分利用不同平臺的特性，提供更多豐富的功能支持。這種差異化處理使得Taro框架在不同平臺上都能發(fā)揮出最佳的性能。

而渲染技術(shù)主要包括以下幾個方面：

?虛擬DOM：React或Vue使用虛擬DOM來提高頁面渲染的性能。虛擬DOM是在內(nèi)存中維護的一個輕量級的JavaScript對象樹，它表示了真實的DOM結(jié)構(gòu)。通過比較新舊虛擬DOM的差異，然后只更新實際DOM中需要改變的部分，從而避免不必要的DOM操作，提高渲染效率。

?事件處理：Taro框架對事件處理進行了跨平臺封裝，使得開發(fā)者可以使用統(tǒng)一的API來處理不同平臺上的事件。這種封裝方式簡化了事件處理的復(fù)雜度，提高了開發(fā)效率。

?Prerender技術(shù)：Prerender是由Taro CLI提供的一種技術(shù)，用于提高小程序頁面初始化的渲染速度。它通過將頁面初始化的狀態(tài)直接渲染為無狀態(tài)的wxml，在框架和業(yè)務(wù)邏輯運行之前執(zhí)行渲染流程，從而提高頁面的加載速度。Prerender技術(shù)的實現(xiàn)原理與服務(wù)端渲染類似，但它是針對小程序端進行的優(yōu)化。

Taro框架的渲染原理主要基于React或Vue的跨平臺渲染技術(shù)，通過統(tǒng)一抽象規(guī)范、代碼轉(zhuǎn)換、統(tǒng)一API和差異化處理等手段實現(xiàn)代碼的跨平臺復(fù)用和高效渲染；Taro還提供了Prerender等技術(shù)來優(yōu)化頁面加載速度，提升用戶體驗?；谶@些技術(shù)使得Taro框架成為了一個功能強大、易用、跨平臺兼容的開發(fā)框架。

瀏覽器的渲染原理

瀏覽器的渲染原理是一個復(fù)雜的過程，涉及到多個組件和線程的協(xié)作，才能確保網(wǎng)頁能夠正確、快速地顯示在用戶面前。瀏覽器渲染原理主要如下：

?瀏覽器的主要組件

?界面控件：包括地址欄、前進后退按鈕、書簽菜單等，這些是用戶與瀏覽器交互的界面部分。

?瀏覽器引擎：它是瀏覽器的核心，負責(zé)協(xié)調(diào)各個組件的工作，處理用戶的請求和操作。

?渲染引擎：它負責(zé)解析HTML、CSS，構(gòu)建DOM樹和Render樹，最終將網(wǎng)頁內(nèi)容呈現(xiàn)給用戶。

?網(wǎng)絡(luò)組件：它負責(zé)發(fā)送HTTP請求，獲取網(wǎng)頁資源。

?JS解釋器：它用于解析執(zhí)行JavaScript代碼，實現(xiàn)網(wǎng)頁的動態(tài)效果。

?數(shù)據(jù)存儲持久層：它用于存儲cookies、localStorage等數(shù)據(jù)。

?瀏覽器的多進程架構(gòu)

?隔離性：每個標簽頁運行在獨立的進程中，避免了一個標簽頁崩潰影響到其他標簽頁。

?安全性：不同進程之間不共享資源和地址空間，減少了安全隱患。

?瀏覽器的主要線程

?GUI渲染線程：它負責(zé)渲染瀏覽器界面HTML元素，當(dāng)界面需要重繪或回流時，該線程會執(zhí)行。

?JavaScript引擎線程：它負責(zé)解析執(zhí)行JavaScript代碼，與GUI渲染線程互斥，確保DOM操作的安全。

?定時觸發(fā)器線程：它負責(zé)計時并觸發(fā)定時事件。

?事件觸發(fā)線程：它將事件添加到待處理隊列中，等待JS引擎處理。

?異步http請求線程：它負責(zé)處理XMLHttpRequest請求，將狀態(tài)變更事件放入JS引擎的處理隊列中。

?渲染流程

?解析HTML，構(gòu)建DOM樹：當(dāng)用戶輸入網(wǎng)址或點擊鏈接時，瀏覽器會向服務(wù)器發(fā)送請求，獲取網(wǎng)頁的HTML文件。瀏覽器開始解析HTML文件，將其轉(zhuǎn)換為瀏覽器能夠理解和操作的文檔對象模型（DOM）樹。DOM樹是由HTML標簽和它們的層級關(guān)系組成的樹狀結(jié)構(gòu)，表示了網(wǎng)頁的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。

?樣式計算（CSSOM樹構(gòu)建與渲染樹生成）：CSSOM樹構(gòu)建，瀏覽器解析CSS文件或

審核編輯 黃宇 標簽中的樣式信息，將其轉(zhuǎn)換為瀏覽器能夠理解的樣式表對象模型（CSSOM）樹。CSSOM樹表示了文檔中所有元素的樣式信息。渲染樹生成：瀏覽器將DOM樹和CSSOM樹合并，形成渲染樹（Render Tree）。渲染樹是DOM樹的一個可視化表示，只包含需要顯示的節(jié)點和這些節(jié)點的樣式信息。

?布局：瀏覽器根據(jù)渲染樹中的信息，計算每個節(jié)點的幾何信息（如位置、大小等），并生成布局樹（Layout Tree）。布局階段會確定頁面上所有元素的位置和大小，確保它們能夠按照預(yù)期的方式排列。

?分層：為了更高效地渲染頁面，瀏覽器會對布局樹進行分層處理，生成分層樹（LayerTree）。擁有層疊上下文屬性（如定位屬性、透明屬性、CSS濾鏡、z-index等）的元素會被提升為單獨的圖層。分層有助于瀏覽器進行并行繪制，減少重繪和重排的開銷。

?繪制：瀏覽器遍歷分層樹中的每個圖層，使用圖形庫將圖層的內(nèi)容繪制成圖像。繪制階段會生成一個繪制列表，該列表包含了繪制每個元素所需的指令和順序。繪制操作是由渲染引擎中的合成線程來完成的。

?合成顯示：合成線程將圖層劃分為圖塊（tile），并將圖塊轉(zhuǎn)換為位圖（通過柵格化操作）。柵格化操作通常使用GPU來加速生成位圖。一旦所有圖塊都被柵格化，合成線程就會生成一個繪制圖塊的命令（DrawQuad），并將該命令提交給瀏覽器進程。瀏覽器進程根據(jù)DrawQuad命令生成頁面，并將其顯示到屏幕上。

?交互處理：當(dāng)用戶與頁面進行交互（點擊、滾動、輸入等）時，瀏覽器會更新渲染樹，并重新進行布局和繪制。

瀏覽器的渲染原理是涉及資源的加載、解析、構(gòu)建DOM和CSSOM樹、布局、繪制、合成以及交互處理等多個步驟；涉及多線程處理、緩存機制、?DNS解析、?TCP連接等，確保了網(wǎng)頁的快速、穩(wěn)定、高效渲染。

它們的相同點與不同點

?相同點

?層次結(jié)構(gòu)：所有技術(shù)棧都基于某種形式的樹狀結(jié)構(gòu)來管理UI組件。

?測量和布局：渲染過程通常包含測量、布局、繪制階段。

?更新機制：大多數(shù)框架都采用某種形式的Diff算法來優(yōu)化DOM更新，以提高性能。

?不同點

?運行環(huán)境不同：APP運行在操作系統(tǒng)之上，具有更高的權(quán)限和更豐富的系統(tǒng)資源；H5頁面是基于瀏覽器渲染，受到瀏覽器沙箱模型的限制；小程序受到宿主環(huán)境類瀏覽器環(huán)境的限制。

?渲染機制不同：APP渲染通常涉及到底層的圖形渲染接口（如Skia、OpenGL等），可以直接與GPU交互；而瀏覽器渲染則主要依賴于HTML、CSS和JavaScript等前端技術(shù)，并通過瀏覽器引擎（如Blink、Gecko等）進行渲染。iOS和Android利用GPU進行硬件加速渲染，大大提升復(fù)雜UI的繪制性能。Web前端如Vue和React采用虛擬DOM和Diff算法來更新UI。小程序等跨平臺框架通常需要在邏輯層與視圖層之間進行橋接通信。Web和小程序通常依賴瀏覽器或宿主環(huán)境的渲染引擎。

?性能優(yōu)化不同：APP渲染可以利用操作系統(tǒng)的特性進行更深入的性能優(yōu)化（如硬件加速、內(nèi)存管理等）；而瀏覽器渲染則受到瀏覽器引擎和前端技術(shù)的限制，在性能優(yōu)化上可能相對較弱。

?跨平臺性不同：APP需要針對不同的操作系統(tǒng)和設(shè)備進行開發(fā)和適配；而瀏覽器渲染則具有更好的跨平臺性，可以在不同的瀏覽器和設(shè)備上運行。

?協(xié)同渲染：鴻蒙OS的分布式UI能力允許跨設(shè)備協(xié)同渲染，而其他框架通常只在單個設(shè)備上進行渲染。

綜上所述，APP渲染、H5頁面渲染、小程序渲染在多個方面存在多個區(qū)別。這些區(qū)別源于它們不同的運行環(huán)境、渲染機制、性能優(yōu)化和跨平臺性等因素。

隨著技術(shù)的發(fā)展，大前端的各種技術(shù)棧不斷涌現(xiàn)，各自發(fā)展出了適合自身特性的渲染機制。不同技術(shù)棧在各自的應(yīng)用領(lǐng)域都有獨特的優(yōu)勢和適用場景，我們根據(jù)項目需求和團隊情況選擇合適的技術(shù)棧，可以更高效地實現(xiàn)高性能的UI和良好的用戶體驗。

審核編輯 黃宇