브라우저는 다음 과정을 거쳐 렌더링을 수행한다.
- 브라우저는 HTML, CSS, JS, 이미지 파일 등 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답을 받는다.
- 브라우저의 렌더링 엔진은 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성하고 이들을 결합하여 렌더 트리를 생성한다.
- 브라우저의 자바스크립트 엔진은 JS를 파싱하여 AST를 생성하고 바이트코드로 변환하여 실행한다.
- 렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.
1. 리소스 요청과 서버 응답
1. 브라우저는 HTML, CSS, JS, 이미지 파일 등 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답을 받는다.
렌더링에 필요한 리소스는 모두 서버에 있으므로 브라우저는 필요한 리소스를 서버에 요청하고 서버로부터 응답을 받는다. 그 과정은 다음과 같다.
브라우저 주소창에 URL을 입력하고 엔터를 누르면 URL의 호스트 이름이 DNS를 통해 IP 주소로 변환되고, 이 IP 주소를 갖는 서버에게 요청을 전송한다. 그럼 서버에서 HTML, CSS, JS 등 파일을 응답한다.
예를 들어 주소창에 'www.naver.com'을 입력하고 엔터를 누르면 루트 요청이 naver.com 서버로 전송된다. 루트에는 명확히 리소스를 요청하는 내용이 없지만 일반적으로 서버는 루트 요청에 대해 암묵적으로 index.html을 응답하도록 설정되어 있다. 서버는 정적 파일 index.html을 브라우저로 응답한다.
'www.naver.com'에 접속하고 개발자 도구의 네트워크 탭에 들어가보면 index.html뿐만 아니라 CSS, JS, 이미지 파일들도 응답된 것을 볼 수 있다. 이는 브라우저 렌더링 엔진이 HTML(index.html)을 파싱하면서 link 태그, img 태그, script 태그 등을 만나면 HTML 파싱을 일시 중단하고 해당 리소스 파일을 서버로 요청하기 때문이다.
2. HTML 파싱과 DOM 생성
2. 브라우저의 렌더링 엔진은 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성하고 이들을 결합하여 렌더 트리를 생성한다.
브라우저 렌더링 엔진은 응답받은 HTML 문서를 파싱하여 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조인 DOM(Document Object Model)을 생성한다.
<html>
<body>
<h1>hello</h1>
</body>
</html>위 html은 다음과 같은 트리 구조로 바뀐다.
Document
└── html
└── body
└── h13. CSS 파싱과 CSSOM 생성
렌더링 엔진은 HTML을 처음부터 한 줄씩 파싱하여 DOM을 생성해 나가다가, CSS를 로드하는 link 태그나 style 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단한다. 그리고 CSS를 파싱하여 CSSOM(CSS Object Model)을 생성하고, 이후 HTML 파싱을 재개한다.
4. 렌더 트리 생성
HTML과 CSS를 파싱하여 생성된 DOM과 CSSOM을 결합하여 렌더 트리를 생성한다. 렌더 트리는 렌더링을 위한 트리 구조의 자료구조이다. 따라서 브라우저 화면에 렌더링되지 않는 노드와 CSS에 의해 표시되지 않는 노드들은 포함하지 않으며, 화면에 렌더링되는 노드만으로 구성된다. 예를들어 display: none; 같은 요소는 렌더 트리에서 제외된다. 렌더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)을 계산하는 데 사용된다.
지금까지의 브라우저 렌더링 과정은 반복해서 실행될 수 있다. 다음과 같은 경우 반복해서 레이아웃 계산과 페인팅이 재차 실행된다.
- 자바스크립트에 의한 노드 추가/삭제
- 브라우저 창 리사이징에 의한 뷰포트 크기 변경
- HTML 요소의 레이아웃에 변경을 발생시키는 스타일 변경 (예. width/height, display, position 등)
5. 자바스크립트 파싱과 실행
3. 브라우저의 자바스크립트 엔진은 JS를 파싱하여 AST를 생성하고 바이트코드로 변환하여 실행한다.
자바스크립트 파싱과 실행은 브라우저 렌더링 엔진이 아닌 자바스크립트 엔진이 처리한다. 자바스크립트를 해석하여 AST(Abstract Syntax Tree, 추상적 구문 트리)를 생성하고, AST를 기반으로 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트코드를 생성하여 실행한다. AST는 토큰에 문법적 의미와 구조를 반영한 트리 구조의 자료구조다.
6. 리플로우와 리페인트
4. 렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.
DOM이나 CSSOM이 변경된 경우, 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌터 트리로 결합되고 이를 기반으로 레이아웃과 페인트 과정을 거쳐 브라우저의 화면에 다시 렌더링한다. 이를 리플로우(reflow), 리페인트(repaint)라 한다.
- 리플로우: 레이아웃 다시 계산. 노드 추가/삭제, 요소의 크기/위치 변경, 윈도우 리사이징 등 레이아웃에 영향을 주는 변경이 발생한 경우에 실행됨.
- 리페인트: 재결합된 렌더 트리를 기반으로 다시 페인트
레이아웃에 영향이 없는 변경은 리플로우 없이 리페인트만 실행된다.
7. 자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단
브라우저는 동기적으로(위에서 아래 방향으로) HTML, CSS, JS를 파싱하고 실행한다. 따라서 script 태그의 위치에 따라 HTML 파싱이 블로킹되어 DOM 생성이 지연될 수 있다.
<html>
<head>
<script>
...
</script>
</head>
<body>
...
</body>
</html>위와 같은 경우 JS의 파싱과 실행 이전까지는 DOM 생성이 일시 중단된다. 이때 JS 코드에서 DOM이나 CSSOM을 변경하는 DOM API를 사용할 경우 DOM이나 CSSOM이 이미 생성되어 있어야 한다. 생성이 완료되지 않은 상태라면 문제가 발생할 수 있고 페이지 로딩 시간이 지연될 수 있다. 이러한 문제를 회피하기 위해 body 요소 맨 아래에 자바스크립트를 위치시키는 것이 좋다.
<html>
<head>
</head>
<body>
...
<script>
...
</script>
</body>
</html>