📌Browsers and how they work?
📎 브라우저란?
웹 브라우저는 동기(Synchronous)적으로 (HTML + CSS), Javascript 언어를 해석하여 내용을 화면에 보여주는 응용 소프트웨어이다.
동기적인 이유 : script태그를 body태그 하단에 위치시키는 아이디어에서 찾을 수 있다.
- HTML 요소들이 script 로딩 지연으로 인해 렌더링에 지장 받는 일이 발생하지 않아 페이지 로딩 시간이 단축된다.
- DOM이 완성되기 전에 script가 DOM을 조작한다면 에러가 발생한다.
- 자바스크립트는 렌더링 엔진이 아닌 자바스크립트 엔진이 처리한다.
웹 브라우저가 웹 서버에 필요한 자원(웹 페이지)을 요청하면 서버는 응답하고 웹 브라우저는 이를 해석한 후 사용자(Client)에게 보여준다. 보통 자원은 HTML 문서지만 PDF, 이미지 등 다양한 형태일 수 있다.
웹 브라우저의 종류는 다양하다. 크롬, 네이버 웨일, 파이어폭스, 사파리 등이 대표적인 예이다.
이 글에서는 크롬 브라우저를 기반으로 설명하겠다!
📎 브라우저의 구조
브라우저의 기본 구조는 다음과 같다.
웹 브라우저의 구조, 출처 = https://d2.naver.com/helloworld/59361
사용자 인터페이스(User Interface)
사용자가 접근할 수 있는 영역이다. URI를 입력할 수 있는 주소 표시줄, 이전/다음 버튼, 북마크 메뉴, 새로 고침 버튼과 현재 문서의 로드를 중단할 수 있는 정지 버튼 , 홈 버튼 등 요청한 페이지를 보여주는 창을 제외한 나머지 모든 부분이다.
브라우저 엔진
사용자 인터페이스와 렌더링 엔진 사이의 동작을 제어합니다. Data Storage를 참조하며 로컬에 데이터를 쓰고 읽으면서 다양한 작업을 한다.
렌더링 엔진
웹 서버로부터 응답 받은 자원을 웹 브라우저 상에 나타낸다. 예를 들어 HTML 문서를 응답받으면 HTML과 CSS를 파싱 하여 화면에 표시한다. 브라우저의 동작 원리를 이해하려면 렌더링 엔진의 이해가 중요하다.
브라우저는 서버로부터 HTML 문서를 응답받으면 렌더링 엔진의 HTML 파서와 CSS 파서에 의해 파싱(parsing)되어 DOM, CSSOM 트리로 변환되고 렌더 트리로 결합한다. 이렇게 생성된 렌더 트리를 기반으로 브라우저는 웹 페이지를 나타낸다.
통신
HTTP요청과 같은, 서버와 통신이 가능하게 하는 네트워크 호출에 사용된다.
UI백엔드
select, input 등 기본적인 위젯을 그리는 인터페이스 기능이다.
자바스크립트 해석기
자바스크립트 코드를 해석하고 실행한다.
자료저장소
쿠키,로컬스토리지,인덱스 DB등 브라우저 메모리를 활용하여 저장하는 영역이다.
렌더링 엔진
렌더링 엔진은 HTML, XML, 이미지 등 요청받은 내용을 브라우저 화면에 표시하는 엔진이다.
각 브라우저마다 렌더링 엔진이 다르기때문에 같은 페이지가 다르게 보이는 경우가 있다.
예를 들면 인터넷 도구 Elments탭에서 아래와 같은 코드를 본 적이 있을 것이다.
-moz-border-radius: 1em; // 파이어폭스 브라우저에 적용
-ms-border-radius: 2em; // 익스플로어에 적용, 보통 생략
-o-border-radius: 3em; // 오페라에 적용
-webkit-border-radius: 4em; // 구글, 사파리 브라우저에 적용렌더링 엔진의 종류는 아래와 같다.
Blink : 크롬, 오페라
Webkit : 사파리
Trident : 익스플로러
EdgeHTML : MS 엣지브라우저
-
Blink는 구글이 Webkit을 대체하기 위해 자체적으로 개발한 엔진이다.
렌더링 엔진은 좀 더 나은 사용자 경험을 위해 가능하면 빠르게 내용을 표시한다. 그래서 일련의 과정들이 동기적으로 진행되지 않는다. HTML을 파싱 할 때까지 기다리지 않고 렌더 트리 배치와 그리기 과정을 시작한다.
렌더링 엔진 동작 과정
렌더링 엔진은 서버로부터 응답받은 HTML 문서를 얻는 것으로 시작한다. 이 문서의 내용은 보통 8KB 단위로 전송된다.
아래 그림은 렌더링 엔진의 기본적인 동작 과정이다.
렌더링 엔진 동작 과정, 출처 = https://d2.naver.com/helloworld/59361
① 렌더링 엔진은 HTML 문서를 파싱 하여 DOM 트리를 구축한다.
② 그다음 외부 CSS 파일과 함께 포함된 스타일 요소를 파싱 한다.
③ DOM 트리와 ②의 결과물을 합쳐 렌더 트리를 구축한다.
④ 렌더 트리 각 노드에 대해 화면 상에서 배치할 곳을 결정한다.
⑤ UI 백엔드에서 렌더 트리의 각 노드를 그린다.
아래 그림은 렌더링 엔진 중 하나인 웹킷 엔진에 나타낸 그림이다.
웹킷 동작 과정, 출저 = https://d2.naver.com/helloworld/59361
동작 과정의 순서는 위에서 설명한 기본 동작 과정과 유사하다.
① HTML 문서를 파싱 하여 DOM(Document Object Model) 트리를 구축한다.
DOM은 마크업과 1:1 관계를 성립한다.
<html>
<body>
<p>Hello World</p>
<div><img src="example.png" /></div>
</body>
</html>위와 같은 코드는 아래와 같은 DOM 트리로 변환할 수 있다.
브라우저는 서버로부터 HTML 문서를 모두 전달받고 HTML 파서를 통하여 파싱(parsing)하고 파싱 트리를 생성한다. 생성된 파싱 트리를 기반으로 DOM 트리를 생성한다.
② CSSOM(Css Object Model)을 생성한다.
CSS파일은 스타일 시트 객체로 파싱되고 각 객체는 CSS규칙을 포함한다.
CSS규칙 객체(CSSOM)는 선택자와 선언객체 그리고 CSS문법과 일치하는 다른 객체를 포함한다.
③ 렌더 트리(DOM + CSSOM)를 생성한다.
DOM 트리가 구축되는 동안 브라우저는 DOM 트리를 기반으로 렌더 트리를 생성한다. 렌더 트리는 문서를 시각적인 구성 요소로 만들어주는 역할을 한다.
웹킷은 이 구성 요소를 "렌더러(rendere)" 또는 "렌더 객체(render object)"라는 용어를 사용한다. 렌더러는 자신과 자식 요소를 어떻게 배치하고 그려내야 하는지 알고 있다.
렌더러는 DOM 요소에 부합하지만 1:1로 대응하는 관계는 아니다. 그 이유는 , display:'none'와 같은 사용자가 볼 수 없는 DOM 요소는 렌더 트리에 추가되지 않는다. (visibility 속성에 "hidden" 값이 할당된 요소는 트리에 나타난다.)
- (좌) DOM 트리 (우) 렌더 트리, "뷰포트"는 최초의 블록. 웹킷에서는 "RenderView"객체가 이 역할을 한다.
④ 렌더 트리를 배치한다. (레이아웃)
렌더 트리는 위치와 크기를 가지고 있지 않기 때문에, 어느 공간에 위치해야 할지 각 객체들에게 위치(position)와 크기(size)를 결정해준다.
⑤ 렌더 트리를 그린다.
렌더 트리가 만들어져 레이아웃이 구성되었으면 UI 백엔드가 동작하여 렌더 트리의 각 객체를 화면의 픽셀(px) 값으로 나타낸다.
자바스크립트는?
지금까지 설명으로 HTML 문서를 파싱 하여 HTML과 CSS를 렌더링 엔진에서 처리하는 과정을 알아보았다.
위 과정까지 만으로 웹 페이지를 화면에 나타내는 것은 충분하다. 하지만 Javascript는 어떻게 처리가 될까?
Javascript 또한 렌더링 엔진에서 처리가 될까? NOPE.
자바스크립트는 자바스크립트 엔진이 처리한다.
HTML 파서는 script 태그를 만나면 Javascript 코드를 실행하기 위해 DOM 생성 프로세스를 중지하고 자바스크립트 엔진으로 권한을 넘긴다.
제어 권한을 넘겨받은 자바스크립트 엔진은 script 태그 내의 Javascript 코드 또는 src 속성에 정의된 Javascript 파일을 로드하고 파싱 하여 실행한다.
Javascript의 실행이 완료되면 다시 HTML 파서로 제어 권한을 넘겨서 중지했던 시점으로 돌아가 DOM 생성을 재개한다.
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브라우저 동작 원리, 출처 = https://poiemaweb.com/js-browser
이처럼 브라우저는 동기적으로 HTML, CSS, Javascript를 처리한다. 하지만 자바스크립트 엔진에 제어 권한이 있을 때 Javascript 코드가 완성되지 않은 DOM을 조작하게 된다면 어떻게 될까? 당연히 에러가 발생할 것이다.
이것이 HTML 파일에서 Javascript 코드를 body 태그 하단에 위치시키는 이유이다.
마치며
오늘 내용이 생각보다 어려워서 시간을 많이 잡아먹었다. 내 식으로 다시 쓰고 싶었지만 출처를 남기고 최대한 손으로라도 배끼면서 이해하는 과정을 거쳐서 시간을 단축하는게 더 좋다고 판단되었다. 이것으로 손을 떼는 것이 아닌 정주행 하기 편하게 시리즈로 만들어 혼자 정독하며 공부하는 것을 목적으로 이 시리즈를 작성한다! 앞으로 더 어려운 내용, 더 이해하기 힘든 내용이 많겠지만 내게 시간이 그렇게 많이 주어지지 않을 것 같아서 추후 블로그를 수정하면서 내용도 다시 고쳐야겠다!
모든 자료, 내용의 출처 : BBANGSON
