[모던 자바스크립트 Deep Dive] 38장 : 브라우저의 렌더링 과정 - JS

브라우저의 렌더링 과정

렌더링은 HTML, CSS, 자바스크립트로 작성된 문서를 파싱하여 브라우저에 시각적으로 출력하는 것을 말한다.

 

• 파싱: 프로그래밍 언어의 문법에 맞게 작성된 텍스트 문서를 읽어 들여 실행하기 위해 텍스트 문서의 문자열을 토큰으로 분해하고, 토큰에 문법적 의미와 구조를 반영하여 트리 구조의 자료구조인 파스트리를 생성하는 일련의 과정

 

1. 브라우저가 HTML, CSS, JS, 이미지, 폰트 파일 등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답 받음
   
   
2. HTML, CSS를 파싱하여 DOM, CSSOM을 생성하고 이들을 결합하여 렌더트리 생성
   
   
3. JS를 파싱하여 AST를 생성하고 바이트 코드로 변환하여 실행. 이때 JS는 DOM API를 통해 DOM이나 CSSOM을 변경 가능. 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합
   
   
4. 렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소 페인팅

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1️⃣ 요청과 응답

브라우저는 렌더링에 필요한 리소스(HTML, CSS, 자바스크립트 등의 정적 파일 또는 서버가 동적으로 생성한 데이터)를 서버에 요청하고 서버로부터 응답을 받아 브라우저에 시각적으로 렌더링 하는 것이다. 서버에 요청을 전송하기 위해 브라우저는 주소창을 제공한다.

 

브라우저의 주소창에 URL을 입력하고 엔터 키를 누르면 URL의 호스트 이름이 DNS를 통해 IP주소로 변환되고 이 IP 주소를 갖는 서버어게 요청을 전송한다.

 

 

2️⃣ HTTP 1.1과 HTTP 2.0

HTTP는 웹에서 브라우저와 서버가 통신하기 위한 프로토콜이다.

 

HTTP/1.1은 기본적으로 커넥션 당 하나의 요청과 응답만을 처리한다.

즉, 여러 개의 요청을 한 번에 전송할 수 없고 응답 또한 마찬가지다.

 

HTTP/2.0은 커넥션 당 여러 개의 요청과 응답, 즉 다중 요청/응답이 가능해졌다.

이로 인해 HTTP/1.1에 비해서 50% 정도 빠르다.

 

 

3️⃣ HTML 파싱과 DOM 생성

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

 

index.html이 서버로부터 응답되었다고 가정해보자.

브라우저 렌더링 엔진은 아래의 과정을 통해 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조인 DOM을 생성한다.

 

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1. 서버에 존재하던 HTML 파일이 브라우저의 요청에 의해 응답된다.
   서버는 요청받은 HTML 파일을 읽어 들여 메모리에 저장한 다음 저장된 바이트(2진수)를 인터넷을 경유하여 응답한다.
   
   
2. 브라우저는 서버에서 HTML 문서를 바이트 형태로 응답받고 그 이후 meta 태그의 charset에 의해 지정된 인코딩 방식은 응답 헤더에 담겨 응답된다.
   
   
3. 문자열로 변환된 HTML 문서를 읽어 들여 문법적 의미를 갖는 코드의 최소 단위인 토큰들로 분해한다.
   
   
4. 각 토큰들을 객체로 변환하여 노드들을 생성한다.
   토큰의 내용에 따라 문서 노드, 요소 노드, 어트리뷰트 노드, 텍스트 노드가 생성된다.
   
   
5. HTML 문서는 HTML 요소들의 집합으로 이루어지며 HTML 요소는 중첩 관계를 갖는다. 
   이러한 관계를 반영하여 모든 노드들을 트리 자료구조로 구성한다.
   이 노드들로 구성된 트리 자료구조를 DOM이라 부른다.

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즉 DOM은 HTML 문서를 파싱 한 결과물이다.

 

 

4️⃣ CSS파싱과 CSSOM 생성

렌더링 엔진은 HTML을 처음부터 한 줄씩 파싱하여 DOM을 생성해 나간다.

이처럼 렌더링 엔진은 DOM을 생성해 나가다가 CSS를 로드하는 link나 style 태그를 만나면 일시적으로 중지하고 CSS 파일을 서버에 요청한다. 해당 CSS파싱 과정에서 CSSOM을 생성한다.

 

CSSOM 은 CSS의 상속을 반영하여 생성된다.

 

 

5️⃣ 렌더 트리 생성

DOM과 CSSOM은 렌더링을 위해 렌더 트리로 결합된다.

렌더 트리는 렌더링을 위한 트리 구조의 자료구조다.

 

 

6️⃣ 자바스크립트 파싱과 실행

HTML을 한 줄씩 파싱하다가 script 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중지하고 script 태그 내의 JS 코드를 파싱과 실행이 종료되면 렌더링 엔진으로 다시 제어권을 넘겨 다시 HTML 파싱을 시작하여 DOM 생성을 재개한다.

 

렌더링 엔진으로부터 제어권을 넘겨받은 자바스크립트 엔진은 자바스크립트 코드를 파싱하기 시작한다.

렌더링 엔진이 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성하듯이 자바스크립트 엔진은 자바스크립트를 해석하여 AST(추상적 구문 트리)를 생성한다.

 

 

7️⃣ 리플로우와 리페인트

자바스크립트 코드에 DOM이나 CSSOM을 변경하는 DOM API가 사용된 경우 변경된 DOM이나 CSSOM이 변경된다. 이때 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합되고 변경된 렌더트리 기반으로 레이아웃과 페인팅 과정을 거쳐 브라우저의 화면에 다시 렌더링 한다. 이를 리플로우, 리페인트라 한다.

 

리플로우와 리페인트가 반드시 순차적으로 동시에 실행되는 것은 아니다. 레이아웃에 영향이 없는 변경은 리플로우 없이 리페인트만 실행된다.

 

 

8️⃣ 자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단

렌더링 엔진과 자바스크립트 엔진은 직렬적으로 파싱을 수행한다.

만약 DOM을 변경하는 DOM API를 사용할 때 DOM의 생성이 완료되지 않은 상태라면 문제가 발생할 수 있다. 자바스크립트를 닫는 body 태그 바로 위에 위치하면 문제를 해결할 수 있다.

 

DOM이 완성되지 않은 상태에서 자바스크립트가 DOM을 조작하는 에러가 발생할 우려도 없다.

또한 자바스크립트가 실행되기 이전에 DOM 생성이 완료되어 렌더링되므로 페이지 로딩 시간이 단축된다.

 

 

9️⃣ script 태그의 async/defer 어트리뷰트

자바스크립트 파싱에 의한 DOM 생성이 중단되는 문제를 근본적으로 해결하기 위해 HTML5부터 script 태그에 async와 defer 어트리뷰트가 추가되었다.

 

async

자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다.

파싱과 실행은 로드가 완료된 직후에 진행되며, 이때 HTML 파싱이 중단된다.

 

defer

async 어트리뷰트와 마찬가지로 HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행된다.

단, 자바스크립트의 파싱과 실행은 HTML 파싱이 완료된 직후 진행된다.

 

 

 

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