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TL;DR

HTML을 파싱해 DOM 노드로 구성된 트리(DOM) 생성
CSS를 파싱해 CSS 노드로 구성된 트리(CSSOM) 생성
DOM과 CSSOM 트리를 결합해 렌더 트리 생성
렌더 트리를 기반으로 레이아웃/리플로우 과정 실행
각 노드를 화면에 페인팅

DOM 생성

브라우저의 렌더링 엔진이 가장 먼저 수행하는 작업은 Document Object Model, DOM 트리를 생성하는 것이다. HTML 파일을 DOM 트리로 파싱하는 과정은 총 4단계로 구성된다.

바이트 인코딩: 디스크 또는 네트워크에서 HTML의 원시 바이트를 읽고, 파일에 지정된 인코딩 방식(ex. UTF-8)에 따라 변환한다.
토큰화: 변환된 문자열을 HTML5 표준에 따라 고유한 토큰(ex. <html>, <head>)으로 변환한다.
객체화: 각 토큰을 속성이 정의된 객체로 변환한다.
DOM 구성: 원본 마크업의 포함 관계 등을 고려해 트리 구조를 생성한다.

잘못 작성된 HTML

<body>
<p>Front-end Developer
<span>Zero

위의 코드는 HTML 파일의 시작 지점인 <html> 태그를 정의하지 않았고, 닫는 태그(</body>, </p>)를 지정하지 않았다. 이는 문법적으로 틀린 코드이지만, HTML 파서는 자동으로 문법에 맞게 마크업을 수정한다. 위의 코드를 브라우저에서 실행시켰을 때의 모습이다.

<html>
  <head></head>
  <body>
    <p>
      Front-end Developer <span>Zero</span>
    </p>
  </body>
</html>

외부 자원

CSSOM 생성

HTML 파싱 과정에서 발견한 CSS 또한 HTML과 유사한 파싱 과정을 거쳐 CSSOM(CSS Object Model)을 생성한다. 이 작업은 DOM을 생성하는 작업과 독립적으로 진행된다.

재귀

CSSOM 생성 과정에서는, 브라우저에서 기본 제공하는 User Agent Stylesheet의 내용과 CSS 파일의 스타일을 포함한다. 그리고 일반적으로 적용된 스타일부터 시작해 구체적으로 적용된 스타일까지 재귀적으로 트리의 내용을 구성한다.

렌더 트리 생성

렌더링 엔진은 DOM 트리가 생성된 이후에, DOM 트리와 CSSOM 트리를 합쳐 렌더 트리를 생성한다. 렌더링 트리 구성 과정은 다음과 같다.

DOM 트리의 루트에서부터 노드를 순회한다.
화면에 표시되지 않는 노드를 생략한다. (ex. display: none, <script>, <meta>, ...)

화면에 표시되지 않는 노드를 생략하기 때문에, DOM 트리와 렌더 트리는 1:1으로 매칭되지 않을 수 있다.

레이아웃 & 리플로우

렌더 트리를 생성하는 과정에서 각 노드의 스타일을 계산하였지만, 실제 디바이스의 뷰포트 내에서의 위치와 크기를 계산하지는 않았다. 이 과정을 레이아웃 또는 리플로우라 칭한다.

전역/증분 레이아웃

글꼴 크기를 변경하는 등의 전역적 스타일 변경, 뷰포트 크기가 변경되는 경우 렌더 트리를 전체적으로 다시 순회하며 전역 레이아웃 과정을 거친다. 그 외에 스타일이 변경되는 경우에는 비동기적으로 증분 레이아웃을 실행한다. 증분 레이아웃은 변경되어야 하는 노드에 한해 실행된다.

페인팅

페인팅 단계에서는, 렌더 트리의 레이아웃 과정을 기반으로 노드를 화면에 실제로 표출한다. 레이아웃과 마찬가지로 페인팅 과정에도 전역/증분 페인팅이 존재한다. 증분 페인팅에서는 변경되어야 하는 노드에 한해 페인팅 과정을 재실행한다.

리렌더링

렌더링 엔진에서 수행하는 모든 연산은 리소스를 요구한다. 특히 레이아웃과 페인팅 과정의 경우, 자주 수행될 시 성능적으로 문제가 발생할 수 있다.

DOM을 직접적으로 조작하는 경우, 잦은 리렌더링을 초래하게 될 가능성이 커진다. 예를 들어, for문을 순회하며 새로운 노드를 추가할 때 순회한 횟수만큼 리렌더링이 발생된다. 이를 방지하기 위해 React, Vue와 같은 프론트엔드 라이브러리는 가상 DOM을 변경하는 방식을 택한다. 변경사항을 가상 DOM에 반영하고, DOM과 비교하여 실제로 변경된 부분만 DOM에 반영한다.

참고 문서

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