当前位置： 首页 > news >正文

从渲染管线到着色器Shader实践

news 2026/2/2 9:59:43

浏览器渲染管线原理

浏览器渲染管线是浏览器将HTML、CSS和JavaScript转换为用户可见的网页的过程。这一过程涉及多个步骤，包括解析、布局、绘制和合成等。下面是浏览器渲染管线的详细原理：

  1. 解析（Parsing）：

    • HTML解析：浏览器下载HTML内容后，首先进行HTML解析，将HTML文本转换为DOM（文档对象模型）树。DOM树是一个以HTML标签为节点的树状结构，表示了文档的内容和结构。
    • CSS解析：与此同时，浏览器也会解析CSS，将CSS规则转换为CSSOM（CSS对象模型）树。CSSOM树包含了所有的样式信息和选择器。

  2. 构建渲染树（Render Tree Construction）：

    • 渲染树是DOM树和CSSOM树的结合。它会排除那些不可见的节点（如<head>标签和具有display: none;属性的元素），只包含需要显示的节点。
    • 每个节点在渲染树中都会有一个对应的渲染对象，这些对象包含了内容、样式和布局信息。

  3. 布局（Layout）：

    • 布局阶段也被称为重排（reflow）。在这一阶段，浏览器会计算每个节点的确切位置和大小。
    • 浏览器需要考虑盒模型、浮动、定位、网格和Flexbox等布局算法来确定每个节点的几何信息。

  4. 绘制（Painting）：

    • 绘制阶段是将渲染树上的节点转换为屏幕上的像素的过程。这一阶段会遍历渲染树，调用每个节点的绘制方法，将内容绘制到屏幕上。
    • 绘制包括文本、颜色、图像、边框、阴影等。

  5. 合成（Composition）：

    • 合成是将多个层合并成最终屏幕图像的过程。现代浏览器通常使用GPU加速这一过程。
    • 在这个阶段，浏览器会将不同的绘制层合并成单一的画面，并且可能会应用一些视觉效果，如滚动、动画和3D变换。

在这个过程中，JavaScript也扮演了重要角色。它可以动态修改DOM和CSSOM，导致重新布局、绘制和合成。为了优化性能，现代浏览器会进行一些优化措施，如将更改批量处理、避免不必要的布局和绘制等。

理解浏览器的渲染管线有助于开发者编写更高效、性能更好的网页代码，避免不必要的性能开销。

提高页面加载速度的几个方面

提高页面加载速度是前端性能优化的重要方面，可以通过多种方式来实现。以下是一些常见的优化策略：

  1. 减少HTTP请求：

    • 合并CSS和JavaScript文件。
    • 使用CSS Sprites将多个图片合并成一个图片。
    • 使用字体图标代替图片图标。

  2. 利用浏览器缓存：

    • 设置合理的缓存策略，如使用强缓存（Cache-Control）和协商缓存（ETag）。
    • 对于不经常变更的资源，可以设置较长的缓存时间。

  3. 压缩资源：

    • 使用工具如Gzip、Deflate或Brotli对HTML、CSS和JavaScript进行压缩。
    • 压缩图片，使用WebP格式或者适当的质量降低JPEG和PNG图片的大小。

  4. 代码优化：

    • 去除不必要的代码，包括无用的库、框架和插件。
    • 延迟加载或异步加载JavaScript和CSS文件。
    • 使用代码压缩工具，如UglifyJS、Terser或CSSNano。

  5. 使用CDN：

    • 使用内容分发网络（CDN）来分发静态资源，减少用户与服务器之间的距离，提高加载速度。

  6. 预加载和预渲染：

    • 预加载资源可以在浏览器空闲时提前加载用户可能需要的资源。
    • 预渲染可以让浏览器提前加载和渲染页面，当用户导航到该页面时可以立即展示。

  7. 优化CSS和JavaScript执行：

    • 将CSS放在文档头部，JavaScript放在底部或异步加载。
    • 避免使用CSS表达式和JavaScript阻塞渲染。

  8. 减少重排和重绘：

    • 避免在布局信息改变时频繁读写DOM。
    • 批量修改DOM，使用文档片段（DocumentFragment）或虚拟DOM。

  9. 使用服务端渲染（SSR）或静态站点生成（SSG）：

    • 服务端渲染可以减少客户端的渲染工作量，加快首屏加载速度。
    • 静态站点生成可以在构建时生成静态HTML文件，提高加载速度。

  10. 优化Web字体加载：

    • 使用font-display属性优化字体加载体验。
    • 使用本地字体或系统字体作为后备字体。

通过上述优化措施，可以显著提高页面的加载速度，提升用户体验。在实际开发中，可能需要根据具体情况选择合适的优化策略。

浏览器渲染管线中的着色器原理

传统的浏览器渲染通常不涉及自定义着色器，这是图形编程和游戏开发中的一个概念。然而，随着WebGL和WebGPU等技术的出现，浏览器开始支持更高级的图形编程，包括自定义着色器的使用。

着色器（Shader）是运行在图形处理单元（GPU）上的小程序，它们用于处理图形渲染的各个阶段。在WebGL和WebGPU中，主要有两种类型的着色器：

  1. 顶点着色器（Vertex Shader）：

    • 顶点着色器用于处理每个顶点的信息，包括位置、颜色、法线等。
    • 它的主要任务是进行顶点的变换、光照计算、纹理坐标的计算等。
    • 顶点着色器对每个顶点执行一次，并且可以访问顶点的属性和统一变量（uniforms）。

  2. 片元着色器（Fragment Shader）：

    • 片元着色器用于处理像素级别的渲染，它对每个片元（像素）执行一次。
    • 它的主要任务是计算片元的颜色，这包括纹理采样、光照模型的应用、颜色混合等。
    • 片元着色器可以访问顶点着色器传递的插值变量（varyings）和统一变量。

在WebGL和WebGPU中，开发者可以编写GLSL（OpenGL Shading Language）或WGSL（WebGPU Shading Language）代码来创建自定义着色器。这些着色器允许开发者实现复杂的渲染效果，如图形的光照、阴影、反射、折射、后处理效果等。

在传统的浏览器渲染管线中，浏览器会使用内置的渲染引擎来处理HTML、CSS和JavaScript，生成最终的像素输出。这个过程不涉及自定义着色器。然而，通过WebGL和WebGPU，开发者可以在浏览器中实现更加丰富的图形效果，这些效果可以利用GPU的并行处理能力来提高性能。

总的来说，着色器在浏览器渲染管线中的应用是WebGL和WebGPU等高级图形技术的特性，它们为浏览器带来了更强大的图形处理能力，但并不是浏览器渲染HTML和CSS的标准部分。

着色器编程的简单例子

如何使用顶点着色器和片元着色器来绘制一个单一颜色的三角形。
首先，我们需要编写顶点着色器（vertex shader）代码，它将顶点的位置传递给渲染管线：

```glsl
// 顶点着色器
attribute vec3 aVertexPosition;
void main() {
    gl_Position = vec4(aVertexPosition, 1.0);
}
```

接着，我们编写片元着色器（fragment shader）代码，它为三角形的所有片元设置相同的颜色：

```glsl
// 片元着色器
precision mediump float;
void main() {
    gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // 红色
}
```

在JavaScript中，我们需要创建WebGL上下文，并编译和链接这些着色器：

```javascript
function initShaders() {

相关文章：

从渲染管线到着色器Shader实践

浏览器渲染管线原理 浏览器渲染管线是浏览器将HTML、CSS和JavaScript转换为用户可见的网页的过程。这一过程涉及多个步骤，包括解析、布局、绘制和合成等。下面是浏览器渲染管线的详细原理： 解析（Parsing）： HTML解析：浏览器下载HTML内容后，首先进行HTML解析，将HTML文本…...

编程日记 2024/6/10 23:56:57

LabVIEW开发实验室超导体电流特性测试系统

本系统旨在为学校实验室提供一个基于LabVIEW的超导体电流特性测试平台&#xff0c;通过精确测量超导体在不同温度和电流条件下的电学特性&#xff0c;帮助学生和研究人员深入理解超导体的物理性质。本文将从背景、目标、工作原理、使用方法、操作流程和注意事项等方面详细介绍该…...

编程日记 2024/6/10 23:54:55

C语言之main函数的返回值（在linux中执行shell脚本并且获取返回值）

一&#xff1a;函数为什么要返回值 &#xff08;1&#xff09;函数 在设计的时候是设计了参数和返回值&#xff0c;参数是函数的输入&#xff0c;返回值是数据的输出 &#xff08;2&#xff09;因为函数需要对外输出数据&#xff08;实际上是函数运行的一些结果值&#xff09;…...

编程日记 2024/6/10 23:53:55

【手撕面试题】Vue（高频知识点五）

每天10道题&#xff0c;100天后&#xff0c;搞定所有前端面试的高频知识点&#xff0c;加油&#xff01;&#xff01;&#xff01;在看文章的同时&#xff0c;希望不要直接看答案&#xff0c;先思考一下自己会不会&#xff0c;如果会&#xff0c;自己的答案是什么&#xff1f;想…...

编程日记 2024/6/10 23:52:54

C#有哪些方式实现回调函数、处理异步操作或响应某些条件时的动作

在C#中&#xff0c;除了使用event关键字来定义事件和回调函数&#xff08;事件处理器&#xff09;之外&#xff0c;还有几种其他方式来处理异步操作或响应某些条件时的动作&#xff1a; 委托&#xff08;Delegates&#xff09;&#xff1a; 委托类似于C/C中的函数指针&#x…...

编程日记 2024/6/10 23:51:53

Java：110-SpringMVC的底层原理（上篇）

SpringMVC的底层原理 在前面我们学习了SpringMVC的使用&#xff08;67章博客开始&#xff09;&#xff0c;现在开始说明他的原理&#xff08;实际上更多的细节只存在67章博客中&#xff0c;这篇博客只是讲一点深度&#xff0c;重复的东西尽量少说明点&#xff09; MVC 体系结…...

编程日记 2024/6/10 23:50:51

【HarmonyOS】鸿蒙应用子模块module资源如何获取

【HarmonyOS】鸿蒙应用子模块module资源如何获取 一、问题背景&#xff1a; 在多模块项目工程中&#xff0c;单个模块的资源不会放在主模块中&#xff0c;所以我们需要在子模块中访问自己的资源。如果使用默认的资源获取api&#xff0c;会提示找不到资源。 那如何获取子模块下…...

编程日记 2024/6/10 23:45:45

Centos X系统yum安装mysql数据库

安装之前需要将系统自带的mariadb-libs软件包删除。 检查是否存在mariadb-libs包。 yum list installed|grep mariadb-libs 删除mariadb-libs包 yum -y remove mariadb-libs 声明&#xff1a; 系统&#xff1a;CentOS-7-x86_64-DVD-2009 安装为最小化安装&#xff0c;没…...

编程日记 2024/6/10 23:42:42

Python语言在金融领域的应用探索

Python语言在金融领域的应用探索 Python语言&#xff0c;以其简洁、易读和强大的功能库&#xff0c;近年来在金融领域崭露头角。它不仅为数据分析师、量化分析师和交易员提供了强大的工具&#xff0c;还在风险管理、投资组合优化等方面发挥了重要作用。本文将深入剖析Python语…...

编程日记 2024/6/10 23:41:41

【python/pytorch】已解决ModuleNotFoundError: No module named ‘torch‘

【PyTorch】成功解决ModuleNotFoundError: No module named torch 一、引言 在深度学习领域&#xff0c;PyTorch作为一款强大的开源机器学习库&#xff0c;受到了众多研究者和开发者的青睐。然而&#xff0c;在安装和使用PyTorch的过程中&#xff0c;有时会遇到一些问题和挑战…...

编程日记 2024/6/10 23:40:39

1.nginx介绍

介绍 是一个高性能的http和反向代理服务器。 特点 占用内存少&#xff0c;并发能力强。 nginx专为性能优化而开发&#xff0c;性能是其最重要的考量&#xff0c;实现上非常注重效率&#xff0c;能经受高负载的考验&#xff0c;有报告表明能支持高达50,000个并发连接数。 基…...

编程日记 2024/6/10 23:39:39

仓库管理业务在WMS与ERP中如何抉择

当然&#xff0c;以下是WMS&#xff08;仓库管理系统&#xff09;与ERP&#xff08;企业资源计划&#xff09;系统在仓库管理中的主要区别和各自的优势的整理&#xff1a; 一、主要区别&#xff1a; 1. 功能范围&#xff1a; - WMS&#xff1a;专注于仓库内部运作&#xff0c;…...

编程日记 2024/6/10 23:36:36

RDMA (1)

RDMA是什么 Remote Direct Memory Access(RDMA)是用来给有高速需求的应用释放网络消耗的。 RDMA在网络的两个应用之间进行低延迟，高吞吐的内存对内存的直接数据通信。 InfiniBand需要部署独立的协议。 RoCE(RDMA over Converged Ethernet)，也是由InfiniBand Trade Associat…...

编程日记 2024/6/10 23:34:34

pyqt opengl 小黑块

目录 OpenGLWidget_g初始化函数&#xff1a; 解决方法&#xff1a;把初始化函数的parent去掉 pyqt opengl 小黑块 原因&#xff1a; 创建OpenGLWidget_g的时候把main_window作为父类&#xff08;self&#xff09;传进去了&#xff0c; self.opengl_widget OpenGLWidget_g(…...

编程日记 2024/6/10 23:33:33

基于JavaScript 如何实现爬山算法以及优化方案

前言 爬山算法&#xff08;Hill Climbing Algorithm&#xff09;是一种常见的启发式搜索算法&#xff0c;常用于解决优化问题。其核心思想是从一个初始状态出发&#xff0c;通过逐步选择使目标函数值增大的邻近状态来寻找最优解。接下来&#xff0c;我们将通过 JavaScript 实现…...

编程日记 2024/6/10 23:32:32

Redisson分布式锁原理解析

前言 首先Redis执行命令是单线程的&#xff0c;所以可以利用Redis实现分布式锁&#xff0c;而对于Redis单线程的问题&#xff0c;是其线程模型的问题&#xff0c;本篇重点是对目前流行的工具Redisson怎么去实现的分布式锁进行深入理解&#xff1b;开始之前&#xff0c;我们可以…...

编程日记 2024/6/10 23:31:31

Linux RS232

一、确认硬件信息 RS232&#xff1a; 引脚信息&#xff1a; 二、软件配置 1、pinctrl信息&#xff1a; 2、设备树节点&#xff1a; 3、修改串口支持的模式 三、驱动 bsp/drivers/uart/sunxi-uart.c 四、烧录测试 查看串口参数&#xff1a; stty -F /dev/ttyAS3 -a stty -F…...

编程日记 2024/6/10 23:29:29

英伟达Docker 安装与GPu镜像拉取

获取nvidia_docker压缩包nvidia_docker.tgz将压缩包上传至服务器指定目录解压nvidia_docker.tgz压缩包 tar -zxvf 压缩包执行rpm安装命令&#xff1a; #查看指定rpm包安装情况 rpm -qa | grep libstdc #查看指定rpm包下的依赖包的版本情况 strings /lib64/libstdc |grep GLI…...

编程日记 2024/6/10 23:28:27

智慧交通的神经中枢：利用ARMxy进行实时交通流数据采集

气候变化和水资源日益紧张&#xff0c;精准农业成为了提高农业生产效率、节约资源的关键。在这一变革中&#xff0c;ARMxy工业计算机扮演了核心角色&#xff0c;特别是在智能灌溉系统的实施中。 背景介绍&#xff1a; 某大型农场面临着灌溉效率低、水资源浪费严重的问题。传统的…...

编程日记 2024/6/10 23:27:25

文心一言使用技巧

前言 文心一言是一款基于人工智能技术的自然语言处理工具&#xff0c;它可以帮助用户生成、编辑和优化各种类型的文本。无论是写作、翻译、总结&#xff0c;还是进行信息提取和数据分析&#xff0c;文心一言都能提供强大的支持。本文将详细介绍文心一言的使用技巧&#xff0c;…...

编程日记 2024/6/10 23:26:24

业务系统对接大模型的基础方案：架构设计与关键步骤

业务系统对接大模型&#xff1a;架构设计与关键步骤 在当今数字化转型的浪潮中&#xff0c;大语言模型&#xff08;LLM&#xff09;已成为企业提升业务效率和创新能力的关键技术之一。将大模型集成到业务系统中&#xff0c;不仅可以优化用户体验&#xff0c;还能为业务决策提供…...

编程新知 2026/2/2 8:00:26

JavaSec-RCE

简介 RCE(Remote Code Execution)&#xff0c;可以分为:命令注入(Command Injection)、代码注入(Code Injection) 代码注入 1.漏洞场景&#xff1a;Groovy代码注入 Groovy是一种基于JVM的动态语言&#xff0c;语法简洁&#xff0c;支持闭包、动态类型和Java互操作性&#xff0c…...

编程新知 2026/1/31 21:19:17

Cilium动手实验室: 精通之旅---20.Isovalent Enterprise for Cilium: Zero Trust Visibility

Cilium动手实验室: 精通之旅---20.Isovalent Enterprise for Cilium: Zero Trust Visibility 1. 实验室环境1.1 实验室环境1.2 小测试 2. The Endor System2.1 部署应用2.2 检查现有策略 3. Cilium 策略实体3.1 创建 allow-all 网络策略3.2 在 Hubble CLI 中验证网络策略源3.3 …...

编程新知 2026/1/26 21:57:45

Spring Boot面试题精选汇总

&#x1f91f;致敬读者 &#x1f7e9;感谢阅读&#x1f7e6;笑口常开&#x1f7ea;生日快乐⬛早点睡觉 &#x1f4d8;博主相关 &#x1f7e7;博主信息&#x1f7e8;博客首页&#x1f7eb;专栏推荐&#x1f7e5;活动信息 文章目录 Spring Boot面试题精选汇总⚙️ **一、核心概…...

编程新知 2025/9/24 23:08:17

【Zephyr 系列 10】实战项目：打造一个蓝牙传感器终端 + 网关系统（完整架构与全栈实现）

🧠关键词：Zephyr、BLE、终端、网关、广播、连接、传感器、数据采集、低功耗、系统集成 📌目标读者：希望基于 Zephyr 构建 BLE 系统架构、实现终端与网关协作、具备产品交付能力的开发者 📊篇幅字数：约 5200 字 ✨ 项目总览 在物联网实际项目中，**“终端 + 网关”**是…...

编程新知 2026/1/31 6:12:22

多模态大语言模型arxiv论文略读（108）

CROME: Cross-Modal Adapters for Efficient Multimodal LLM ➡️ 论文标题&#xff1a;CROME: Cross-Modal Adapters for Efficient Multimodal LLM ➡️ 论文作者&#xff1a;Sayna Ebrahimi, Sercan O. Arik, Tejas Nama, Tomas Pfister ➡️ 研究机构: Google Cloud AI Re…...

编程新知 2026/2/1 6:11:51

Linux --进程控制

本文从以下五个方面来初步认识进程控制&#xff1a; 目录 进程创建 进程终止 进程等待 进程替换 模拟实现一个微型shell 进程创建 在Linux系统中我们可以在一个进程使用系统调用fork()来创建子进程&#xff0c;创建出来的进程就是子进程&#xff0c;原来的进程为父进程。…...

编程新知 2026/1/30 15:27:25

Docker 本地安装 mysql 数据库

Docker: Accelerated Container Application Development 下载对应操作系统版本的 docker &#xff1b;并安装。 基础操作不再赘述。 打开 macOS 终端&#xff0c;开始 docker 安装mysql之旅 第一步 docker search mysql 》〉docker search mysql NAME DE…...

编程新知 2026/1/24 12:29:11

并发编程 - go版

1.并发编程基础概念 进程和线程 A. 进程是程序在操作系统中的一次执行过程&#xff0c;系统进行资源分配和调度的一个独立单位。B. 线程是进程的一个执行实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。C.一个进程可以创建和撤销多个线程;同一个进程中…...

编程新知 2026/1/31 6:50:52

三分算法与DeepSeek辅助证明是单峰函数

前置 单峰函数有唯一的最大值&#xff0c;最大值左侧的数值严格单调递增&#xff0c;最大值右侧的数值严格单调递减。 单谷函数有唯一的最小值&#xff0c;最小值左侧的数值严格单调递减&#xff0c;最小值右侧的数值严格单调递增。 三分的本质 三分和二分一样都是通过不断缩…...

编程新知 2026/1/31 2:50:32