所以元素有了层叠上下文的属性或者需要被剪裁，那么就会被提升成为单独一层，你可以参看下图：
从上图我们可以看到，document层上有A和B层，而B层之上又有两个图层。这些图层组织在一起也是一颗树状结构。
图层树是基于布局树来创建的，为了找出哪些元素需要在哪些层中，渲染引擎会遍历布局树来创建层树（Update LayerTree）。
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在这里我们把div的大小限定为200 \* 200像素，而div里面的文字内容比较多，文字所显示的区域肯定会超出200 \* 200的面积，这时候就产生了剪裁，渲染引擎会把裁剪文字内容的一部分用于显示在div区域，下图是运行时的执行结果：
剪裁执行结果
出现这种裁剪情况的时候，渲染引擎会为文字部分单独创建一个层，如果出现滚动条，滚动条也会被提升为单独的层。你可以参考下图：
被裁剪的内容会出现在单独一层
所以说，元素有了层叠上下文的属性或者需要被剪裁，满足其中任意一点，就会被提升成为单独一层。
## 图层绘制
在完成图层树的构建之后，渲染引擎会对图层树中的每个图层进行绘制，那么接下来我们看看渲染引擎是怎么实现图层绘制的？
试想一下，如果给你一张纸，让你先把纸的背景涂成蓝色，然后在中间位置画一个红色的圆，最后再在圆上画个绿色三角形。你会怎么操作呢？
通常，你会把你的绘制操作分解为三步：
1. 绘制蓝色背景；
2. 在中间绘制一个红色的圆；
3. 再在圆上绘制绿色三角形。
渲染引擎实现图层的绘制与之类似，会把一个图层的绘制拆分成很多小的**绘制指令**，然后再把这些指令按照顺序组成一个待绘制列表，如下图所示：
绘制列表
从图中可以看出，绘制列表中的指令其实非常简单，就是让其执行一个简单的绘制操作，比如绘制粉色矩形或者黑色的线等。而绘制一个元素通常需要好几条绘制指令，因为每个元素的背景、前景、边框都需要单独的指令去绘制。所以在图层绘制阶段，输出的内容就是这些待绘制列表。
你也可以打开“开发者工具”的“Layers”标签，选择“document”层，来实际体验下绘制列表，如下图所示：
一个图层的绘制列表
在该图中，区域1就是document的绘制列表，拖动区域2中的进度条可以重现列表的绘制过程。
## 栅格化（raster）操作
绘制列表只是用来记录绘制顺序和绘制指令的列表，而实际上绘制操作是由渲染引擎中的合成线程来完成的。你可以结合下图来看下渲染主线程和合成线程之间的关系：
渲染进程中的合成线程和主线程
如上图所示，当图层的绘制列表准备好之后，主线程会把该绘制列表**提交（commit）**给合成线程，那么接下来合成线程是怎么工作的呢？
那我们得先来看看什么是视口，你可以参看下图：
视口
通常一个页面可能很大，但是用户只能看到其中的一部分，我们把用户可以看到的这个部分叫做**视口**（viewport）。
在有些情况下，有的图层可以很大，比如有的页面你使用滚动条要滚动好久才能滚动到底部，但是通过视口，用户只能看到页面的很小一部分，所以在这种情况下，要绘制出所有图层内容的话，就会产生太大的开销，而且也没有必要。
基于这个原因，**合成线程会将图层划分为图块（tile）**，这些图块的大小通常是256x256或者512x512，如下图所示：
图层被划分为图块示意图
然后**合成线程会按照视口附近的图块来优先生成位图，实际生成位图的操作是由栅格化来执行的。所谓栅格化，是指将图块转换为位图**。而图块是栅格化执行的最小单位。渲染进程维护了一个栅格化的线程池，所有的图块栅格化都是在线程池内执行的，运行方式如下图所示：
合成线程提交图块给栅格化线程池
通常，栅格化过程都会使用GPU来加速生成，使用GPU生成位图的过程叫快速栅格化，或者GPU栅格化，生成的位图被保存在GPU内存中。
相信你还记得，GPU操作是运行在GPU进程中，如果栅格化操作使用了GPU，那么最终生成位图的操作是在GPU中完成的，这就涉及到了跨进程操作。具体形式你可以参考下图：
GPU栅格化
从图中可以看出，渲染进程把生成图块的指令发送给GPU，然后在GPU中执行生成图块的位图，并保存在GPU的内存中。
## 合成和显示
一旦所有图块都被光栅化，合成线程就会生成一个绘制图块的命令——“DrawQuad”，然后将该命令提交给浏览器进程。
浏览器进程里面有一个叫viz的组件，用来接收合成线程发过来的DrawQuad命令，然后根据DrawQuad命令，将其页面内容绘制到内存中，最后再将内存显示在屏幕上。
到这里，经过这一系列的阶段，编写好的HTML、CSS、JavaScript等文件，经过浏览器就会显示出漂亮的页面了。
## 渲染流水线大总结
好了，我们现在已经分析完了整个渲染流程，从HTML到DOM、样式计算、布局、图层、绘制、光栅化、合成和显示。下面我用一张图来总结下这整个渲染流程：
完整的渲染流水线示意图
结合上图，一个完整的渲染流程大致可总结为如下：
1. 渲染进程将HTML内容转换为能够读懂的**DOM树**结构。
2. 渲染引擎将CSS样式表转化为浏览器可以理解的**styleSheets**，计算出DOM节点的样式。
3. 创建**布局树**，并计算元素的布局信息。
4. 对布局树进行分层，并生成**分层树**。
5. 为每个图层生成**绘制列表**，并将其提交到合成线程。
6. 合成线程将图层分成**图块**，并在**光栅化线程池**中将图块转换成位图。
7. 合成线程发送绘制图块命令**DrawQuad**给浏览器进程。
8. 浏览器进程根据DrawQuad消息**生成页面**，并**显示**到显示器上。
## 相关概念
有了上面介绍渲染流水线的基础，我们再来看看三个和渲染流水线相关的概念——**“重排”“重绘”和“合成”**。理解了这三个概念对于你后续Web的性能优化会有很大帮助。
### 1\. 更新了元素的几何属性（重排）
你可先参考下图：
更新元素的几何属性
从上图可以看出，如果你通过JavaScript或者CSS修改元素的几何位置属性，例如改变元素的宽度、高度等，那么浏览器会触发重新布局，解析之后的一系列子阶段，这个过程就叫**重排**。无疑，**重排需要更新完整的渲染流水线，所以开销也是最大的**。
### 2\. 更新元素的绘制属性（重绘）
接下来，我们再来看看重绘，比如通过JavaScript更改某些元素的背景颜色，渲染流水线会怎样调整呢？你可以参考下图：
更新元素背景
从图中可以看出，如果修改了元素的背景颜色，那么布局阶段将不会被执行，因为并没有引起几何位置的变换，所以就直接进入了绘制阶段，然后执行之后的一系列子阶段，这个过程就叫**重绘**。相较于重排操作，**重绘省去了布局和分层阶段，所以执行效率会比重排操作要高一些**。
### 3\. 直接合成阶段
那如果你更改一个既不要布局也不要绘制的属性，会发生什么变化呢？渲染引擎将跳过布局和绘制，只执行后续的合成操作，我们把这个过程叫做**合成**。具体流程参考下图：
避开重排和重绘
在上图中，我们使用了CSS的transform来实现动画效果，这可以避开重排和重绘阶段，直接在非主线程上执行合成动画操作。这样的效率是最高的，因为是在非主线程上合成，并没有占用主线程的资源，另外也避开了布局和绘制两个子阶段，所以**相对于重绘和重排，合成能大大提升绘制效率**。
至于如何用这些概念去优化页面，我们会在后面相关章节做详细讲解的，这里你只需要先结合“渲染流水线”弄明白这三个概念及原理就行。
## 总结
通过本文的分析，你应该可以看到，Chrome的渲染流水线还是相当复杂晦涩，且难以理解，不过Chrome团队在不断添加新功能的同时，也在不断地重构一些子阶段，目的就是**让整体渲染架构变得更加简单和高效**，正所谓大道至简。
通过这么多年的生活和工作经验来看，无论是做架构设计、产品设计，还是具体到代码的实现，甚至处理生活中的一些事情，能够把复杂问题简单化的人都是具有大智慧的。所以，在工作或生活中，你若想要简化遇到的问题，就要刻意地练习，练就抓住问题本质的能力，把那些复杂的问题简单化，从而最终真正解决问题。
## 思考时间
在优化Web性能的方法中，减少重绘、重排是一种很好的优化方式，那么结合文中的分析，你能总结出来为什么减少重绘、重排能优化Web性能吗？那又有那些具体的实践方法能减少重绘、重排呢？
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