38 브라우저의 렌더링 과정

js엔진으로 빌드된 js 런타임 환경인 node.js 의등장으로 js는 웹 브라우저를 벗어나 서버 사이드 애플리케이션 개발에서도 사용할수 있는 범용 개발 언어가 되었다.

js는 브라우저에서 HTML.CSS 와 함께 실행된다.

파싱(parsing) : 프로그래밍 언어의 문법에 맞게 작성된 텍스트 문서를 읽어 들여 실행하기 위해 텍스트 문서의 문자열을 토큰으로 분해하고 토큰에 문법적의미와 구조를 반영하여 트리 구조의 자료구조인 파스 트리를 생성하는 일련의 과정을 말한다.

랜더링 : HTML ,CSS 자바스크립트로 작성된 문서를 파싱하여 브라우저에 시각적으로 출력하는것

브라우저의 랜더링 수행 과정

1. 브라우저는 html ,css ,js 이미지 ,폰트 파일등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답을 받는다
2. 브라우저의 랜더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML 과 CSS를 파싱하여 DOM 과 CSSOM(CSS객체모델) 을 생성 하고 이들을 결합하여 랜터 트리를 생성
3. 브라우저의 JS 엔진은 서버로부터 응답된 JS를 파싱하여 AST 를 생성하고 바이트코트로 변환하여 실행한다. JS는 DOM API를 통해 DOM 이나 CSSOM 을 변경할수 있다. 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 랜더 트리로 결합
4. 랜더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.

38.1 요청과 응답

브라우저의 핵심 기능은 필요한 리소스 (HTML.CSS등등)서버에 요청하고 서버로부터 응답 받아 브라우저에 시각적으로 랜더링 하는것이다 .랜더링에 필요한 리소스는 모두 서버에 존재하므로 필요한 리소스를 서버에 요청하고 서버가 응답한 리소스를 파싱하여 랜더링

서버에 요청을 전송하기 위해 브라우저는 주소창을 제공 주소창에 URL을 입력하고 엔터 누르면 URL 호스트 이름이 DNS 를 통해 IP주소로 변환되고 이 IP주소를 갖는 서버에게 요청을 전송

https://www.naver.com/ 을 입력하면 루트 요청이 네이버 서버로 전송된다.

루트 요청에는 명확히 리소스를 요청하는 내용이 없지만 일반적으로 서버는 루트 요청에 암묵적으로 index.html 을 응답하도록 기본설정

index.html 이 아닌 단른 정적파일을 서버에 요청하려면 https://www.naver.com/data.json 과 같이 요청할 경우 루트폴더의 assets/data 의 data.json이 응답할 것이다.

브라우저의 랜더링 엔진이 HTML 을 파싱하는 도중에 외부 리소스를 로드하는 태그 즉 CSS파일을 로드하는 link 태그 ,이미지 파일을 로드하는 img태그 등을 만나면 HTML 파싱을 일시 중단하고 해당 리소스 파일을 서버로 요청

38.2 HTTP 1.1 과 HTTP 2.0

HTTP는 웹에서 브라우저와 서버가 통시하기 위한 규약이다 .

HTTP 1.1 은 리소스 동시 전송이 불가능한 구조 요청할 리소스의 개수에 비례하여 응답 시간도 증가

HTTP2. 0 은 여러 리소스의 동시 전송이 가능 HTTP 1.1 비해 페이지 로드 속도가 약 50% 빠름

38.3 HTML 파싱과 DOM 생성

브라우저에 요청에 의해 서버가 응답한 HTML 문서는 문자열로 이루어진 순수한텍스트

순수한 텍스트인 HTML 문서를 브라우저에 시각적인 픽셀로 랜더링하려면 HTML 문서를 브라우저가 이해 할수 있는 자료구조로 변환하여 메모리에 저장 한다.

브라우저 랜더링 엔진 html 문서를 파싱하여 브라우저가 이행할수 있는 자료구조인 DOM(document object model) 생성

1. 서버에 있는 html 파일이 브라우저의 요청에 의해 응답 서버는 브라우저가 요청한 html 파일을 읽어 들여 메모리에 저장한다음 메모리에 저장된 바이트 를 인터넷을 경유하여 응답
2. 브라우저는 서버가 응답한 html 문서를 바이트 형태로 응답받는다 응답된 바이트 형태의 html 문서는 charset에 지정된 인코딩 방식(utf-8)기준으로 문자열 반환
3. 문자열로 반환된 html 문서를 읽어 들여 문법적의미를 갖는 코드의 최소 단위인 토큰으로 분해
4. 각 토큰들을 객체로 변환하여 노드 생성 토큰의 내용에 따라 문서 노드 ,요소노드 텍스트노드가 생성 노드는 이후 DOM을 구성하는 기본 요소
5. HTML 문서는 HTML 요소를 집합으로 이루어진다. HTML 요소 간의 부자관계를 반영하여 모든 노드들을 트리 자료구조로 구성 이 노드들로 구성된 트리 자료구조를 DOM 이라 한다.

DOM 은 HTML 문서를 파싱한 결과물이다.

38.4 CSS파싱과 CSSOM 생성

랜더링 엔진은 DOM을 생성해 나가다가 CSS를 로드하는 link태그나 style 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단 link 태그의href 어트리뷰트에 지정된 css파일을 서버에 요청하여 로드한 CSS 파일이나

style 태크 내의 css를 html 과 동일한 파싱과정을 거치며 해석하여 CSSOM (CSS object model)

생성 css 파싱 완료되면 html 파싱이 중단된 지점부터 다시 시작

해석과정 (바이트 → 문자 →토큰 →노드 →DOM)

CSS 해석과정(바이트 →문자→토큰 →노드 →CSSOM)

CSSOM은 CSS의 상속을 반영하여 생성된다. body →ul →li 로 상속

38.5 렌더 트리 생성

랜더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML 과 CSS 를 파싱하여 각각 DOM 과CSSOM 을 생성

DOM 과CSSOM은 랜더링을 위해 렌더 트리로 결합

랜더 트리 : 랜더링을 위한 트리 구조의 자료구조

랜더 트리는 브라우저 화면에 랜더링 되는 노드만으로 구성

완성된 랜더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃 (위치,크기) 계산하는데 사용되며 브라우저 화면에 픽셀을 랜더링하는 페인팅 처리에 입력된다 .

flowchart LR
	html[HTML]
	css[CSS]
	dom[DOM_TREE]
	cssDom[CSS_TREE]
	render[RENDER_TREE]
	layout[LAYOUT]
	paint[PAINT]

  html -->dom
	css -->cssDom
	dom-->render
	cssDom-->render
	render-->layout
	layout-->paint

다음과 같은경우 반복해서 레이아웃 계산과 페인팅이 재차 실행

- js에 의한 노드 추가 또는 삭제
- 브라우저 창의 resizing 에 의한 viewport 크기 변경
- html 요소의 레이아웃에 변경을 발생시키는 width/height .marign ,padding 등등 스타일변경

38.6 자바스크립트 파싱과 실행

DOM은 HTML 문서의 구조와 정보뿐 아니라 HTML 요소와 스타일 등을 변경할수 있는 프로그래밍 인터페이스로서 DOM API를 제공 JS 코드에서 DOM API를 사용하면 이미 생성된 DOM을 동적을 조작할수 있다.

script 태그의 js 파일을 서버에 요청하여 로드한 js 파일이나 script 태크 내의 js 코드를 파싱하기 위해 js 엔진에 제어권을 넘긴다. js 파싱과 실행이 종료되면 다시 html 파싱이 중단된 지점부터 다시 html 파싱을 시작하여 DOM 생성을 재개

JS 파싱과 실행은 브라우저의 랜더링 엔진이 아닌 js 엔진이 처리한다.

js 엔진은 js 코드를 해석하여 AST(Abstract syntax tree) 추상적 구문트리를 생성

AST 기반으로 인터프린터가 실행 할수 있는 중간 코드인 바이트 코드를 생성하여 실행

flowchart LR
jsCode[자바스크립트 소스코드]
token[토큰]
ast[AST]
byteCode[바이트코드]

jsCode-->|토크나이징|token-->|파싱|ast-->|바이트코드 생성|byteCode -->|실행|실행

토크나이징: 단순 문자열인 js 소스코드를 어휘 분석하여 문법적 의미를 갖는 코드의 최소 단위인

토큰들로 분해한다.

파싱 : 토큰들의 집합을 구문분석 하여 AST 를 생성한다. AST는 토큰에 문법적의미와 구조를 반영한 트리 구조의 자료구조이다 .

바이트 코드 생성과 실행 : AST는 인터프리터가 실행할수 있는 중간 코드인 바이트코드로 변환되고 인터프리터에 의해 실행된다.

38.7 리플로우와 리페인트

DOM 이나 CSSOM 을 변경하는 DOM API 가 사용된 경우 DOM 이나 CSSOM 이 변경된다.

이때 변경된 DOM 이나 CSSOM을 다시 랜더 트리로 결합되고 변경된 렌더 트리를 기반으로 레이아웃과 페인트 과정을 거쳐 브라우저의 화면에 다시 렌더링 한다. 이를 리플로우 리페인트라 한다 .

리플로우 : 레이아웃 계산을 다시하는것

리페인트 : 재결합된 랜더 트리를 기반으로 다시 페인트를 하는것을 말한다 .

레이아웃 영향이 없는 변경은 리플로우 없이 리페인트만 실행

38.8 자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단

랜더링 엔진과 JS 엔진은 병렬적으로 안하고 직렬적으로 파싱을 수행

브라우저는 동기적으로 아래에서 위방향으로 순차적으로 실행한다 .

BODY 요소의 가장 아래에 JS를 위치시키는것이 가장 좋은 아이디어

• DOM 이 완성되지 않은 상태에서 JS 가 DOM 을 조작하면 에러가 발생
• JS 로딩/파싱/실행으로 HTML 요소들의 렌더링에 지장받는 일이 발생하지 않아 페이지 로딩시간이 단축된다.

38.9 script 태크의 async /defer 어트리뷰트

js 파싱에 의한 DOM 생성이 중단되는 문제를 근본적으로 해결하기 위해 script 태크에 async와 defer 어트리뷰트가 추가되었다.

async와 defer 어트리뷰트는 src 어트리뷰트를 통해 외부 js 파일을 로드하는 경우에만 사용가능하다.

<script async src="suha.js"></script>
<script defet src="suha.js"></script>

즉 인라인 js에는 사용할수 없다 .

async 와 defer 어트리뷰트를 사용하면 HTML 파싱과 외부 JS 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다.

async

HTML 파일과 외부 JS 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다. 단 JS 파싱과 실행은 JS 파일의 로드가 완료된 직후 진행되며 ,이때 HTML 파싱이 중단된다.

defer

HTML 파일과 외부 JS 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다.

자바스크립트의 파싱과 실행은 HTML 파싱이 완료된 직후 ,즉 DOM 생성이 안료된 직후 진행된다.