[240429] 38장 브라우저 렌더링 과정

1. 브라우저는 HTML, CSS, 자바스크립트, 이미지, 폰트 파일 등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답을 받는다.
2. 브라우저의 렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성하고, 이들을 결합하여 렌더 트리를 생성한다.
3. 브라우저의 자바스크립트 엔진은 서버로부터 응답된 자바스크립트를 파싱하여 AST 를 생성하고 바이트코드로 변환하여 실행한다. 이때 자바스크립트는 DOM API를 통해 DOM 이나 CSSOM을 변경할 수 있다. 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합된다.
4. 렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.

요청과 응답

• 서버에 요청을 전송하기 위해 브라우저는 주소창을 제공함
• URL을 입력하고 엔터키를 누르면 URL의 호스트 이름이 DNS를 통해 IP 주소로 변환되고 IP 주소로 변환되고 이 IP주소를 갖는 서버에서 요청을 전송한다.

HTTP 1.1과 HTTP 2.0

• HTTP는 웹에서 브라우저와 서버가 통신하기 위한 프로토콜(규약)이다.
• 1999년에 HTTP.1.1 , 2015년에 HTTP/2 가 발표됨
  • 차이점
    • HTTP/1.1 커넥션당 하나의 요청과 응답만 처리
      • 여러개의 요청을 한번에 전송할 수 없고 응답 또한 마찬가지
      • 응답 시간 증가
    • HTTP/2 는 커넥션당 다중 요청.응답 가능
      • HTTP/1.1 에 비해 페이지 로드 속도가 약 50% 정도 빠름

HTML 파싱과 DOM 생성

• HTML은 순수한 텍스트인데, 시각적인 픽셀로 렌더링하려면 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조로 변환하여 메모리에 저장해야 한다.

→ 자료구조 DOM 생성

• 토큰들을 객체로 변환하여 노드를 생성하는데, 토근의 내용에 따라 문서 노드, 요소 노드, 어트리뷰트 노드, 텍스트 노드가 생성
• HTML 요소는 중첩 관계를 갖는다. 시작 태그와 종료 태그 사이에 텍스트뿐만 아니라, HTML 요소도 포함될 수 있다. → 트리 자료구조
• 즉 DOM은 HTML 문서를 파싱한 결과물임

CSS 파싱과 CSSOM 생성

1. 렌더링 엔진은 HTML을 처음부터 한 줄씩 순차적으로 파싱하여 DOM 생성
2. CSS로드하는 link나 style 태그를 만나면 DOM 생성 일지 중지
3. CSS를 HTML과 동일한 파싱 과정으로 해석하여 CSSOM 을 생성
4. CSS 파싱 완료하면 HTML 파싱이 중단된 지점부터 다시 파싱 시작
   • CSSOM은 CSS을 상속을 반영하여 생성됨

렌더 트리 생성

1. DOM과 CSSOM은 렌더링을 위해 렌더 트리로 결합
   • 브라우저 화면에 렌더링 되는 노드만으로 구성 ( meta 태그, script 태그 등은 포함 X )

2. 완성된 렌더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃을 계산하는데 사용, 브라우저 화면에 픽셀을 렌더링하는 페인팅 처리에 입력된다.

3. 아래와 같은 경우, 반복해서 레이아웃 게산과 페인팅이 재차 실행됨
   • 자바스크립트에 의한 노드 추가 또 는 삭제
   • 브라우저 창의 리사이징에 의한 뷰포트 크기 변경
   • HTML 요소의 레이아웃에 변경을 발생 시키는 width/height , margin 등의 스타일 변경 - 레이아웃 계산과 페인팅을 다시 실행하는 리렌더링은 비용이 많이 드는 작업임

자바스크립트 파싱과 실행

• DOM은 HTML 문서의 구조와 정보뿐만 아니라 HTML 요소와 스타일 등을 변경할 수 있는 프로그래밍 인터페이스로서 DOM API 를 제공한다.
  1. CSS파싱 과정과 마찬가지로 HTML 을 한 줄씩 순차적으로 파싱하여 DOM 생성하다가 script 태그를 만나면 DOM 생성 일지 중단
  2. 자바스크립트 코드를 파싱하기 위해 자바스크립트 엔진에 제어권을 넘긴다.
  3. AST (추상적 구문 트리) 생성
  4. AST 기반으로 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트 코드 생성하여 실행
  5. 자바스크립트 파싱과 실행이 종료되면 렌더링 엔진으로 다시 제어권을 넘겨 HTML 파싱이 중단된 지점부터 HTML 파싱 시작하여 DOM 생성 재개
• 자바스크립트의 파싱과 실행은 브라우저의 렌더링 엔진이 아닌 자바스크립트 엔진이 처리
• 자스엔진은 CPU가 이해할 수 있는 저수준 언어로 변환하고 실행하는 역할을 함
• 구글 크롬과 Node.js는 V8, 모두 ECMAScript 사양을 준수함

토크나이징

• 코드의 최소 단위인 코큰들로 분해

파싱

• 토큰들의 집합을 구문 분석하여 AST를 생성
• AST를 사용하면 TypeScript, Babel, Prettier 과 같은 트랜스파일러 구현 가능

바이트코드 생성과 실행

• 파싱의 결과물
• 인터프리터에 의해 실행
• V8 엔진의 경우 자주 사용되는 코드는 터포팬이라 불리는 컴파일러에 의해 최적화된 머신 코드로 컴파일되어 성능을 최적화한다. 코드 사용 빈도가 적어지면 다시 디옵티마이징하기도함

리플로우와 리페인트

• 변경하는 DOM API 가 사용된 경우DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합되고 레이아웃과 페인트 과정을 거쳐 브라우저 화면에 다시 렌더링함
• 리플로우와 리페인트는 순차적인건 아니고, 레이아웃에 영향이 없는 변경은 리페인트만 실행

자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단

• 브라우저는 동기적 (위→아래) 로 순차적으로 파싱하고 실행함
• script 태그의 위치에 따라 HTML 파싱이 블로킹되어 DOM 생성이 지연될 수 있어서 sciprt 태그 위치는 중요한 의미 가짐
• 자바스크립트 위치를 가장 아래에 두는것도 좋은 아이디어다.
  • 완성되지 않은 상태에서 자바스크립트가 DOM을 조작하면 에러 발생할 수 있음
  • 자바스크립트 로딩/파싱/실행으로 인해 HTML요소들의 렌더링에 지장받는 일이 발생하지 않아 페이지 로딩 시간 단축

script 태그의 async/defer 어트리뷰트

• HTML5부터는 DOM 생성 중단의 문제를 해결하기 위해 async와 defer 어트리뷰트가 추가되었다.
• asyne와 defer 어트리뷰트는 src 어트리뷰트를 통해 외부 자바스크립트 파일을 로드하는 경우에만 사용 가능
• 즉, 인라인에서는 불가능

<script async src="extern.js"></script>
<script defer src="extern.js"></script>

async 어트리뷰트

• 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행

• 단, 자바스크립트의 파싱과 실행은 로드가 완료된 후 진행되며, 이때 HTML 파싱은 중단

• 로드가 완료된 자바스크립트부터 실행되기때문에 순서 보장이 필요한 script 태그에는 지정X

defer 어트리뷰트

• 로드는 비동기적으로 진행, 실행은 HTML 파싱이 완료된 직후 실행
• DOM 생성이 완료된 이후 실행되어야 할 자바스크립트에 유용