브라우저의 렌더링 과정

대부분의 프로그래밍 언어는 운영체제나 가상머신 위에서 실행된다. 하지만 웹 애플리케이션의 클라이언트 사이드 자바스크립트는 브라우저에서 HTML, CSS와 함께 실행된다. 따라서 브라우저 환경을 고려했을 때 효율적인 클라이언트 사이드 프로그래밍이 가능하다.

이를 위해 브라우저가 HTML,CSS,JS파일을 어떻게 파싱 하여 렌더링 하는지 알아보자!

 

브라우저 렌더링 과정

브라우저 렌더링 과정

1. 브라우저는 HTML,CSS,JS파일,이미지,폰트 파일 등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답받는다.
2. 브라우저의 렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML,CSS를 파싱 하여 DOM과 CSSOM을 생성하고 이들을 결합하여 렌더트리를 생성한다.
3. 자바스크립트 엔진은 서버로부터 응답된 자바스크립트를 파싱하여 AST(Abstract Syntax Tree)를 생성하고 실행한다. 이때 자바스크립트는 DOM API를 통해 DOM이나 CSSOM을 변경할 수 있다. 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더트리로 결합된다.
4. 렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)를 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.

HTML 파싱과 DOM 생성

브라우저의 요청에 의해 서버가 응답한 HTML 문서는 문자열로 이루어진 순수한 텍스트다.

브라우저의 렌더링 엔진은 위 사진과 같은 HTML 문서를 파싱하여 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조인 DOM Tree을 생성한다.

DOM Tree

CSS 파싱과 CSSOM 생성

렌더링 엔진은 처음부터 한줄씩 순차적으로 파싱 하여 DOM을 생성해 나가다가 CSS를 로드하는 link태그나 style태그를 만나면 DOM 생성을 일시정지 합니다.

그리고 CSS를 HTML과 동일한 파싱과정을 거치며 해석하여 CSSOM을 생성합니다. 이후 CSS 파싱을 완료하면 HTML 파싱이 중단된 지점부터 다시 파싱 하기 시작하여 DOM생성을 재개합니다.

 

렌더 트리 생성

렌더링 엔진은 DOM과 CSSOM을 렌더트리로 결합합니다. 렌더트리란 렌더링을 위한 트리 구조의 자료구조입니다. 즉 렌더 트리는 브라우저 화면에 렌더링 되는 노드만으로 구성됩니다. 

완성된 렌더트리는 각 HTML 요소의 레이아웃을 계산하는데 사용되며 브라우저 화면에 픽셀을 렌더링 하는 페인팅 처리에 입력됩니다.

 

지금까지 살펴본 브라우저의 렌더링 과정은 반복해서 실행될 수 있습니다. 다음과 같은경우 반복해서 레이아웃 계산과 페인팅이 실행된다.

• 자바스크립트에 의한 노드 추가 또는 삭제
• 브라우저 창의 리사이징에 의한 뷰포트 크기 변경
• HTML 요소의 레이아웃에 변경을 발생시키는 width/height,margin,padding,border,display,potision,top/right/bottom/left 등의 스타일변경

레이아웃 계산과 페인팅을 다시 실행하는 리렌더링은 성능에 악영향을 끼칩니다. 따라서 리렌더링이 빈번하게 발생하지 않도록 주의해야한다.

 

자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단

브라우저는 동기적으로 위에서 아래 방향으로 순차적으로 HTML, CSS, 자바스크립트를 파싱하고 실행한다.

script 태그 위치에 따라 HTML 파싱이 블로킹되어 DOM 생성이 지연될 수 있습니다. 

 

위와 같이 DOM 생성이 중단되는 문제를 해결하기 위해 HTML5부터 script 태그에 async와 defer 어트리뷰트를 사용할 수 있게 되었다

async와 defer 어트리뷰트는 외부 자바스크립트 파일을 로드하는 경우에만 사용할 수 있다. async와 defer를 사용하면 HTML 파싱과  외부자바스크립트  파일의 로드가 비동기적으로 실행된다.

 

요약

1. 브라우저의 요청으로 서버는 HTML,CSS,JS파일,이미지등을 응답을 보내준다.
2. 브라우저는 서버로부터 받은 HTML을 한줄씩 파싱하며 DOM TREE를 생성해나간다.
3. HTML 파싱중 style or link 태그를 만나면 HTML 파싱을 중단하고 CSS파싱을 시작하여 CSSOM TREE를 생성한다.
4. CSS 파싱이 끝나면 HTML 파싱이 중단됐던 지점부터 다시 파싱을 시작하여 DOM TREE를 생성하고 DOM TREE가 생성완료되면 CSSOM TREE와 결합하여 Render Tree 를 생성한다.
5. 만약 HTML 파싱중 script 태그를 만나면 HTML 파싱을 중단하고 JS파일을 파싱하고 실행한다.
6. 위 과정이 끝나면 레이아웃을 진행하며 어떤요소를 어디에 배치할지를 결정한다.
7. 레이아웃단계가 끝나면 Render Tree를 바탕으로 페인트를 진행하여 색,효과,이미지등을 채운다.