?從 Chrome 源碼看瀏覽器如何 layout 布局 - 前端加油站 - 科蟻網

從 Chrome 源碼看瀏覽器如何 layout 布局

假設有以下html/css:

<div style="border:1px solid #000; width:50%; height: 100px; margin: 0 auto"></div>

這在瀏覽器上面將顯示一個框:

為了畫出這個框,首先要知道從哪里開始畫、畫多大,其次是邊緣stroke的顏色,就可以把它畫出來了:

void draw(SkCanvas* canvas) {
    SkPaint paint;
    paint.setStrokeWidth(1);
    //從位置為(200, 200)的地方開始畫,寬度為400,高度為100
    SkRect rect = SkRect::MakeXYWH(200, 200, 400, 100);
    canvas->drawRect(rect, paint);
}

上面是用Skia畫的代碼,Skia是一個跨平臺的開源2D圖形庫,是Chrome/firefox/android采用的底層Paint引擎。

為了能夠獲取到具體的值,就得進行layout。什么叫layout?把css轉化成維度位置等可直接用來描繪的信息的過程就叫layout,如下Chrome源碼對layout的解釋:

// The purpose of the layout tree is to do layout (aka reflow) and store its
// results for painting and hit-testing. Layout is the process of sizing and
// positioning Nodes on the page.

從Chrome源碼看瀏覽器如何計算CSS》這篇文章介紹了怎么把css轉化成ComputedStyle,上面的div,它被轉化后的style如下所示:

width的大小是50,類型是百分比,而margin值是0,類型是auto,這兩種都不能直接用來畫的。所以需要通過layout計算出具體的數字。

 1. 建立layout樹

從Chrome源碼看瀏覽器如何構建DOM樹》這篇文章介紹了如何html文本的過程。當解析完收到的html片段后,會觸發Layout Tree的構建:

void Document::finishedParsing() {
      updateStyleAndLayoutTree();
}

每個非display:none/content的Node結點都會相應地創建一個LayoutObject,如下blink源碼的注釋:

// Also some Node don't have an associated LayoutObjects e.g. if display: none
// or display: contents is set.

并建立起它們的父子兄弟關系:

LayoutObject* newLayoutObject = m_node->createLayoutObject(style);
parentLayoutObject->addChild(newLayoutObject, nextLayoutObject);

形成一棵獨立的layout樹。

當layout樹建立好之后,緊接著用style計算layout的值。

2. 計算layout值

以上面的div為例,它需要計算它的寬度和margin。

(1)計算寬度

寬度的計算是根據數值的類型:

switch (length.type()) {
  case Fixed:
    return LayoutUnit(length.value());
  case Percent:
    // Don't remove the extra cast to float. It is needed for rounding on
    // 32-bit Intel machines that use the FPU stack.
    return LayoutUnit(
        static_cast<float>(maximumValue * length.percent() / 100.0f));
}

如上所示,如果是Fixed,則直接返回一個LayoutUnit封裝的數據,1px = 1 << 6 = 64 unit,這也是Blink存儲的精度。從這里可以看到,設置小數的px其實是有用的。

如果是Percent百分比,則用百分比乘以最大值,而這個最大值是用容器傳進來的寬度。

(2)計算margin值

上面的div的margin給它設置了margin: 0 auto,需要計算實際的數字。blink會檢測兩邊是不是都為auto,如果是的話就認為是居中:

// CSS 2.1: "If both 'margin-left' and 'margin-right' are 'auto', their used
// values are equal. This horizontally centers the element with respect to
// the edges of the containing block."
const ComputedStyle& containingBlockStyle = containingBlock->styleRef();
if (marginStartLength.isAuto() && marginEndLength.isAuto()) {
  LayoutUnit centeredMarginBoxStart = std::max(
      LayoutUnit(),
      (availableWidth - childWidth) / 2); 
  marginStart = centeredMarginBoxStart;
  marginEnd = availableWidth - childWidth - marginStart;
  return;
}

上面第8行用容器的寬度減掉本身的寬度,然后除以2就得到margin-left,接著用容器的寬度減掉本身的寬度和margin-left就得到margin-right。為什么margin-right還要再算一下,因為上面的代碼是刪減版的,它還有另外一種情況要處理,這里不是很重要,被我省掉了。

margin和width算好了,便把它放到layoutObject結點的盒模型數據結構里面:

m_frameRect.setWidth(width);
m_marginBoxOutsets.setStart(marginLeft);

(3)盒模型數據結構

在blink的源碼注釋里面,很形象地畫出了盒模型圖:

// ***** THE BOX MODEL *****
// The CSS box model is based on a series of nested boxes:
// http://www.w3.org/TR/CSS21/box.html
//
//       |----------------------------------------------------|
//       |                                                    |
//       |                   margin-top                       |
//       |                                                    |
//       |     |-----------------------------------------|    |
//       |     |                                         |    |
//       |     |             border-top                  |    |
//       |     |                                         |    |
//       |     |    |--------------------------|----|    |    |
//       |     |    |                          |    |    |    |
//       |     |    |       padding-top        |####|    |    |
//       |     |    |                          |####|    |    |
//       |     |    |    |----------------|    |####|    |    |
//       |     |    |    |                |    |    |    |    |
//       | ML  | BL | PL |  content box   | PR | SW | BR | MR |
//       |     |    |    |                |    |    |    |    |
//       |     |    |    |----------------|    |    |    |    |
//       |     |    |                          |    |    |    |
//       |     |    |      padding-bottom      |    |    |    |
//       |     |    |--------------------------|----|    |    |
//       |     |    |                      ####|    |    |    |
//       |     |    |     scrollbar height ####| SC |    |    |
//       |     |    |                      ####|    |    |    |
//       |     |    |-------------------------------|    |    |
//       |     |                                         |    |
//       |     |           border-bottom                 |    |
//       |     |                                         |    |
//       |     |-----------------------------------------|    |
//       |                                                    |
//       |                 margin-bottom                      |
//       |                                                    |
//       |----------------------------------------------------|
//
// BL = border-left
// BR = border-right
// ML = margin-left
// MR = margin-right
// PL = padding-left
// PR = padding-right
// SC = scroll corner (contains UI for resizing (see the 'resize' property)
// SW = scrollbar width

上面的盒模型耳熟能詳,不太一樣的是,它還把滾動條給畫出來了。

這個盒模型border及其以內區域是用一個LayoutRect m_frameRect對象表示的:

// The CSS border box rect for this box.
//
// The rectangle is in this box's physical coordinates.
// The location is the distance from this
// object's border edge to the container's border edge (which is not
// always the parent). Thus it includes any logical top/left along
// with this box's margins.
LayoutRect m_frameRect;

上面源碼注釋說得很明白,意思是說這個LayoutRect的位置是從它本身的邊到容器的邊的距離,因此它的距離/位置包含了margin值和left/top的位移偏差。LayoutRect記錄了一個盒子的位置和大小:

LayoutPoint m_location;
  LayoutSize m_size;

上面(1)和(2)計算好寬度后就去設置這個大小,保存起來。

可以在源碼里面看到用這個對象對處理的一些獲取寬度的方式,如clientWidth:

// More IE extensions.  clientWidth and clientHeight represent the interior of
// an object excluding border and scrollbar.
LayoutUnit LayoutBox::clientWidth() const {
  return m_frameRect.width() - borderLeft() - borderRight() -
         verticalScrollbarWidth();
}

clientWidth是除去border和scrollbar的寬度。

而offsetWidth是frameRect的寬度——算上border和scrollbar:

// IE extensions. Used to calculate offsetWidth/Height.
LayoutUnit offsetWidth() const override { return m_frameRect.width(); }
LayoutUnit offsetHeight() const override { return m_frameRect.height(); }

Margin區域是用一個LayoutRectOutsets表示的,這個對象記錄了margin的上下左右值:

LayoutUnit m_top;
LayoutUnit m_right;
LayoutUnit m_bottom;
LayoutUnit m_left;

上面已經分析寬高的計算,還差位置的計算。

(4)位置計算

位置計算就是要算出x和y或者說left和top的值,這兩個值分別在下面兩個函數計算得到:

// Now determine the correct ypos based off examination of collapsing margin
// values.
LayoutUnit logicalTopBeforeClear =
    collapseMargins(child, layoutInfo, childIsSelfCollapsing,
                    childDiscardMarginBefore, childDiscardMarginAfter);
// Now place the child in the correct left position
determineLogicalLeftPositionForChild(child);

用以下html做為例子:

<!DOCType html>
<html>
<head></head>
<body>
    <div id="div-1" style="border:5px solid #000; width:50%; height: 100px; margin: 0 auto;"></div>
    <div id="div-2" style="margin: 50px; padding:80px; border: 20px solid">
        <div id="div-3" style="margin:15px">hello, world</div>
    </div>
</body>
</html>

我先把計算出來的結果打印出來,如下所示:

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “190.25”, “0” size is “400.5”, “110”  (div-1)

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “115”, “115” size is “451”, “18”           (div-3)

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “50”, “160” size is “681”, “248”        (div-2)

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “8”, “8” size is “781”, “408”               (body)

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “0”, “0” size is “797”, “466”               (html)

 

由于它是一個遞歸的過程,所以上面打印的順序是由子元素到父元素的。以div-2為例算一下,它的x = 50, y = 160:因為div-1占據的空間為h = border * 2 + height = 5 * 2 + 100 = 110,并且div-2有一個margin-top = 50,所以div-2的y = 110 + 50 = 160.

對于div-3,由于div-2有一個80px的padding和20px的border,同時它自己本身有一個15px的margin,所以div-3的y = 50 + 20 + 15 = 115.

如果把行內元素也打印出來,那么結果是這樣的:

[LayoutBlockFlowLine.cpp(1997)] inline location is: “0”, “0” size is “400.5”, “10”  (div-1 content)

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “190.25”, “0” size is “400.5”, “110”

[LayoutBlockFlowLine.cpp(1997)] inline location is: “0”, “115” size is “451”, “18”    (div-3 text)

[LayoutBlockFlow.cpp(925)] location is: “115”, “115” size is “451”, “18”

…(后面一樣)

第三行是div-3的文本節點創建的layoutObject,它的行高是18px,所以它的size高度是18px。

這里可以看到塊級元素間的空白節點不會產生layoutObject,這在代碼里面可以找到佐證:

bool Text::textLayoutObjectIsNeeded(const ComputedStyle& style,
                                    const LayoutObject& parent) const {
  if (!length())
    return false;
  if (style.display() == EDisplay::None)
    return false;
  if (!containsOnlyWhitespace())
    return true;

  //其它判斷
}

上面代碼第7行,如果Text結點含有非空白字符,則馬上返回true,否則的話繼續判斷:

    if (parent.isLayoutBlock() && !parent.childrenInline() &&
        (!prev || !prev->isInline()))
      return false;

第二行——如果存在上一個相鄰結點,并且這個結點不是行內元素則返回false,不創建layout對象。

所以在塊級元素后面的空白文本結點將不會參與渲染,這個就解釋了為什么塊級元素后的換行不會被轉換成一個空格。在源碼里面還可以看到,塊級元素內的開頭空白字符將會被忽略:

// Whitespace at the start of a block just goes away.  Don't even
// make a layout object for this text.

這里有個問題,為什么它要遞歸地算,即先算子元素的再回過頭來算父元素呢?因為有些屬性必須得先知道子元素的才能知道父元素,例如父元素的高度是子元素撐起的,但是有些屬性要先知道父元素的才能算子元素的,例如子元素的寬度是父元素的50%。所以在計算子元素之前會先把當前元素的layout計算一下,然后再傳給子元素,子元素計算好之后會返回父元素是否需要重新layout,如下:

  // Use the estimated block position and lay out the child if needed. After
  // child layout, when we have enough information to perform proper margin
  // collapsing, float clearing and pagination, we may have to reposition and
  // lay out again if the estimate was wrong.
  bool childNeededLayout =
      positionAndLayoutOnceIfNeeded(child, logicalTopEstimate, layoutInfo);

具體的計算過程,這里舉一兩個例子,例如計算left值時,會先取父元素的border-left和padding-left作為起始位置,然后再加上它自己的margin-left就得到它的x/left值。

void LayoutBlockFlow::determineLogicalLeftPositionForChild(LayoutBox& child) {
  LayoutUnit startPosition = borderStart() + paddingStart();
  LayoutUnit initialStartPosition = startPosition;

  LayoutUnit childMarginStart = marginStartForChild(child);
  LayoutUnit newPosition = startPosition + childMarginStart;
  //other code
}

我們知道浮動的規則比較復雜,所以相應的計算也比較復雜,我們簡單研究一下。

(5)浮動

用以下三欄布局作為說明:

<div>
    <div style="float:left">hello, world</div>
    <div style="float:right"><p style="width:100px"></p></div>
    <div style="margin:0 100px;"></div>
</div>

先來看寬度的計算,對于第一個float: left的div,首先它會先判斷一下寬度是否需要fit content:

bool LayoutBox::sizesLogicalWidthToFitContent(
    const Length& logicalWidth) const {
  if (isFloating() || isInlineBlockOrInlineTable())
    return true;
  //other code
}

如果它是浮動的或者是inlne-block,則需要寬度適應內容。由于子元素是一


鮮花

握手

雷人

路過

雞蛋
該文章已有0人參與評論

請發表評論

全部評論

老子是皇帝彩金