#38. 브라우저의 렌더링 과정

1. 요청과 응답

브라우저의 핵심 기능 : 필요한 리소스를 서버에 요청하고 서버로부터 응답받아 브라우저에 시각적으로 렌더링 하는 것

• 서버에 요청을 전송하기 위해 브라우저는 주소창 제공
  • 브라우저의 주소창에 URL을 입력하고 엔터 키를 누르면 URL의 호스트 이름이 DNS를 통해 IP 주소로 변환되고 이 IP 주소를 갖는 서버에게 요청을 전송한다.

• 브라우저의 주소창에 https://poiemaweb.com을 입력하고 엔터 키를 누르면 루트 요청(/ , 스킴 scheme과 호스트만으로 구성된 URI에 의한 요청)이 poiernaweb.com 서버로 전송된다
  • 일반적으로 서버는 루트 요청에 대해 암묵적으로 루트 폴더에 있는 index.html을 응답하도록 기본 설정되어있으며,
    다른 정적 파일을 서버에 요청하려면 브라우저의 주소창에 요청할 정적 파일의 경로와 파일 이름을 URI의 호스트 뒤의 패스에 기술하여 서버에 요청한다.

2. HTTP 1.1과 HTTP 2.0

HTTP : 웹에서 브라우저와 서버가 통신하기 위한 프로토콜

• HTTP/1.1은 커넥션 당 하나의 요청과 응답만 처리
• HTML 문서 내에 포함된 여러 개의 리소스 요청, 즉 css 파일을 로드하는 link 태그, 이미지 파일을 로드하는 img 태그, 자바스크립트를 로드하는 script 태그 등에 의한 리소스 요청이 개별적으로 전송되고 응답 또한 개별적으로 전송되므로 요청할 리소스의 개수에 비례하여 응답 시간도 증가
• HTTP/2는 커넥션 당 다중 요청과 응답이 가능
  • 따라서 여러 리소스의 동시 전송이 가능하므로 페이지 로드 속도가 HTTP/1.1에 비해 50% 정도 빠르다고 알려져 있음

3 HTML 파싱과 DOM 생성

브라우저의 렌더링 엔진은 응답받은 HTML 문서를 파싱하여 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조인 DOM을 생성한다.

• DOM은 HTML 문서를 파싱한 결과물이다.

4 CSS 파싱과 CSSOM 생성

• 렌더링 엔진은 HTML을 파싱하여 DOM을 생성해 나간다. 이 때 CSS를 로드하는 link 태그나 style 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단한다.
• 그리고 link 태그의 href 어트리뷰트에 지정된 CSS 파일을 서버에 요청하여 로드한 파일이나 style 태그 내의 CSS를 HTML과 동일한 파싱 과정을 통해 CSSOM을 생성한다. 파싱이 완료된 후에는 HTML 파싱이 중단된 시점부터 다시 파싱을 재개한다.
• CSSOM은 CSS의 상속을 반영하여 생성된다.

5 렌더 트리 생성

• 렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML과 css를 파싱하여 각각 DOM과 CSSOM를 생성한다. 그리고 DOM과 CSSOM은 렌더링을 위해 렌더 트리로 결합된다.
• 렌더 트리는 렌더링을 위한 트리 구조의 자료구조다. 따라서 브라우저 화면에 렌더링 되지 않는 노드는 포함하지 않는다.

• 완성된 렌더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃을 계산하는 데 사용되며 브라우저 화면에 픽셀을 렌더링하는 페인팅 처리에 입력된다.
  • 자바스크립트에 의한 노드 추가 또는 삭제
  • 브라우저 창의 리사이징에 의한 뷰포트 크기 변경
  • HTML요소의 레이아웃에 변경을 발생시키는 스타일 변경
• 다음과 같은 경우 레이아웃 계산과 페인팅이 발생하는데, 리렌더링은 성능에 악영향을 주는 작업이므로 빈번아게 발생하지 않도록 주의하여야 한다.

6. 자바스크립트 파싱과 실행

• 렌더링 엔진은 HTML을 한 줄씩 순차적으로 파싱하며 DOM을 생성해나가다가 자바스크립트 파일을 로드하는 script 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단하고 자바스크립트 코드를 파싱하기 위해 자바스크립트 엔진에 제어권을 넘긴다. 이후 파싱과 실행이 종료되면 렌더링 엔진으로 다시 제어권을 넘겨 DOM 생성을 재개한다.
• 렌더링 엔진으로부터 제어권을 넘겨받은 자바스크립트 엔진은 자바스크립트를 해석하여 AST(추상적 구문 트리)를 생성하고 AST를 기반으로 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트코드를 생성하여 실행한다.

• 토크나이징 : 단순한 문자열인 자바스크립트 소스코드를 어휘 분석하여 문법적 의미를 갖는 토큰으로 분해
• 파싱 : 토큰들의 집합을 구문 분석하여 AST를 생성
  • AST는 토큰에 문법적 의미와 구조를 반영한 트리 구조의 자료구조다.
• 바이트코드 생성과 실행 : 파싱의 결과불로 생성된 AST는 인터프리터가 실행할 수 있는 바이트코드로 변환되고 인터프리터에 의해 실행된다.

7. 리플로우와 리페인트

자바스크립트 코드에 DOM과 CSSOM을 변경하는 DOM API가 사용된 경우 DOM이나 CSSOM이 변경되는데, 이 떄 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합되고 변경된 렌더 트리를 기반으로 레이아웃과 페인트 과정을 거쳐 브라우저의 화면에 다시 렌더링한다.

• 리플로우 : 레이아웃 계산을 다시 하는 것
  • 노드 추가/삭제, 요소의 크기/위치 변경, 윈도우 리사이징 등 레이아웃에 영향을 주는 변경이 발생한 경우에 실행된다.
• 리페인트 : 재결합된 렌더 트리를 기반으로 다시 페인트를 하는 것.
  • 레이아웃에 영향이 없는 변경은 리페인트만 실행된다.

8. 자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단

• 렌더링 엔진과 자바스크립트 엔진은 직렬적으로 파싱을 수행한다.
  
  

• 브라우저는 동기적으로(위->아래) HTML,CSS,자바스크립트를 파싱하고 실행하는데, 이는 script 태그의 위치는 DOM 생성을 지연시킬 수 있음을 의미한다.

• 위의 예제에서 script 태그의 위치에 의해 블로킹이 발생함을 확인할 수 있다.
  • 이러한 문제를 피하기 위해 body 요소의 가장 아래에 자바스크립트를 위치시킬 수 있다.

9. script 태그의 async/defer 어트리뷰트

• 자바스크립트 파싱에 의한 DOM 생성이 중단되는 문제를 근본적으로 해결하기 위해 HTML5부터 script 태그에 async와 defer 어트리뷰트가 추가되었다.
  • 해당 어트리뷰트들은 외부 자바스크립트 파일을 로드하는 경우에만 사용할 수 있다.
• async와 defer 어트리뷰트를 사용하면 HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다.

async 어트리뷰트

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

 

• 여러 개의 script 태그에 async 어트리뷰트를 지정하면 script 태그의 순서와 상관없이 로드가 완료된 자바스크립트부터 먼저 실행되므로 순서가 보장되지 않는다

defer 어트리뷰트

HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다.
단, 자바스크립트의 파싱과 실행은 HTML 파싱이 완료된 직후(DOM 생성이 완료된 직후) 진행된다.