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2019-07-15 作者:澳门新萄京赌场网址   |   浏览(173)

提高Web页面性能的技巧

2016/01/30 · HTML5, JavaScript · 1 评论 · 性能

原文出处: w3cplus - 南北(@ping4god)   

现在动辄几兆大小的页面加载量,让性能优化成了不可避免的热门话题。WEB 应用越流畅,用户体验就会越好,继而带来更多的访问量。这也就是说,我们应该反省一下那些过度美化的 CSS3 动画和多重操作的 DOM 元素是否都考虑到了在性能方面的影响。在说性能优化之前,我们有必要理清浏览器视觉绘制方面的两个术语:

  • Repaint(重绘):如果某些操作影响了 DOM 元素的可见性,但又没有影响布局,那么就会发生浏览器的重绘,比如 opacitybackground-color,visibilityoutline 属性。由于浏览器必须检查 DOM 中所有节点的可见性——某些图层或许会置于重绘元素的图层下面,所以重绘是一个非常繁重的逻辑。
  • Reflow(回流):回流是一个更具破坏性的操作,它会让浏览器重新计算所有元素的坐标位置和尺寸大小。往往由于一个元素的变化,继而引起其子元素、父元素以及相邻元素的变化。

不管用户或者应用本身是否正在执行某些逻辑,这两种操作都会阻塞浏览器进程。极端情况下,一个 CSS 效果会降低 JavaScript 的执行速度。下面是触发回流事件的几种情境:

  • 添加、删除和修改可见的 DOM 元素
  • 添加、删除和修改部分 CSS 样式,比如修改元素的宽度,会影响其相邻元素的布局位置
  • CSS3 动画和过渡效果
  • 使用 offsetWidthoffsetHeight。这种情境很诡异,读取一个元素的 offsetWidthoffsetHeight 属性会触发回流
  • 用户行为,比如鼠标悬停、输入文本、调整窗口大小、修改字体样式等等

浏览器的底层实现各有不同,所以渲染页面的开销也各有轻重。好在我们有一些通常规则可以进行性能优化。

回流和重绘可以说是每一个web开发者都经常听到的两个词语,可是可能有很多人不是很清楚这两步具体做了什么事情。最近有空对其进行了一些研究,看了一些博客和书籍,整理了一些内容并且结合一些例子,写了这篇文章,希望可以帮助到大家。阅读时间大约15~18min

1、什么是重排和重绘

浏览器下载完页面中的所有组件——HTML标记、JavaScript、CSS、图片之后会解析生成两个内部数据结构——DOM树
和渲染树

DOM树表示页面结构,渲染树表示DOM节点如何显示。DOM树中的每一个需要显示的节点在渲染树种至少存在一个对应的节点(隐藏的DOM元素disply值为none 在渲染树中没有对应的节点)。渲染树中的节点被称为“帧”或“盒",符合CSS模型的定义,理解页面元素为一个具有填充,边距,边框和位置的盒子。一旦DOM和渲染树构建完成,浏览器就开始显示(绘制)页面元素。
当DOM的变化影响了元素的几何属性(宽或高),浏览器需要重新计算元素的几何属性,同样其他元素的几何属性和位置也会因此受到影响。浏览器会使渲染树中受到影响的部分失效,并重新构造渲染树。这个过程称为重排。完成重排后,浏览器会重新绘制受影响的部分到屏幕,该过程称为重绘。由于浏览器的流布局,对渲染树的计算通常只需要遍历一次就可以完成。但table及其内部元素除外,它可能需要多次计算才能确定好其在渲染树中节点的属性,通常要花3倍于同等元素的时间。这也是为什么我们要避免使用table做布局的一个原因。
并不是所有的DOM变化都会影响几何属性,比如改变一个元素的背景色并不会影响元素的宽和高,这种情况下只会发生重绘。
2、重排和重绘的代价究竟多大
重排和重绘的代价有多大?我们再回到前文那个过桥的例子上,细心的你可能会发现了,千倍的时间差并不是由于“过桥”一手造成的,每次“过桥”其实都伴随着重排和重绘,而耗能的绝大部分也正是在这里!
复制代码var times = 15000;// code1 每次过桥 重排 重绘console.time(1);for(var i = 0; i < times; i ) { document.getElementById('myDiv1').innerHTML = 'a';}console.timeEnd(1);// code2 只过桥console.time(2);var str = '';for(var i = 0; i < times; i ) { var tmp = document.getElementById('myDiv2').innerHTML; str = 'a';}document.getElementById('myDiv2').innerHTML = str;console.timeEnd(2);// code3 console.time(3);var _str = '';for(var i = 0; i < times; i ) { _str = 'a';}document.getElementById('myDiv3').innerHTML = _str;console.timeEnd(3);// 1: 2874.619ms// 2: 11.154ms// 3: 1.282ms

数据是不会撒谎的,看到了吧,多次访问DOM对于重排和重绘来说,耗时简直不值一提了。
3、重排何时发生
很显然,每次重排,必然会导致重绘,那么,重排会在哪些情况下发生?
添加或者删除可见的DOM元素
元素位置改变
元素尺寸改变
元素内容改变(例如:一个文本被另一个不同尺寸的图片替代)
页面渲染初始化(这个无法避免)
浏览器窗口尺寸改变

这些都是显而易见的,或许你已经有过这样的体会,不间断地改变浏览器窗口大小,导致UI反应迟钝(某些低版本IE下甚至直接挂掉),现在你可能恍然大悟,没错,正是一次次的重排重绘导致的!
4、渲染树变化的排队和刷新
思考下面代码:
复制代码var ele = document.getElementById('myDiv');ele.style.borderLeft = '1px';ele.style.borderRight = '2px';ele.style.padding = '5px';

乍一想,元素的样式改变了三次,每次改变都会引起重排和重绘,所以总共有三次重排重绘过程,但是浏览器并不会这么笨,它会把三次修改“保存”起来(大多数浏览器通过队列化修改并批量执行来优化重排过程),一次完成!但是,有些时候你可能会(经常是不知不觉)强制刷新队列并要求计划任务立即执行。获取布局信息的操作会导致队列刷新,比如:
offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
scrollTop, scrollLeft, scrollWidth, scrollHeight
clientTop, clientLeft, clientWidth, clientHeight
getComputedStyle() (currentStyle in IE)

将上面的代码稍加修改:
复制代码var ele = document.getElementById('myDiv');ele.style.borderLeft = '1px';ele.style.borderRight = '2px';// here use offsetHeight// ...ele.style.padding = '5px';

因为offsetHeight属性需要返回最新的布局信息,因此浏览器不得不执行渲染队列中的“待处理变化”并触发重排以返回正确的值(即使队列中改变的样式属性和想要获取的属性值并没有什么关系),所以上面的代码,前两次的操作会缓存在渲染队列中待处理,但是一旦offsetHeight属性被请求了,队列就会立即执行,所以总共有两次重排与重绘。所以尽量不要在布局信息改变时做查询
5、最小化重排和重绘
我们还是看上面的这段代码:
复制代码var ele = document.getElementById('myDiv');ele.style.borderLeft = '1px';ele.style.borderRight = '2px';ele.style.padding = '5px';

三个样式属性被改变,每一个都会影响元素的几何结构,虽然大部分现代浏览器都做了优化,只会引起一次重排,但是像上文一样,如果一个及时的属性被请求,那么就会强制刷新队列,而且这段代码四次访问DOM,一个很显然的优化策略就是把它们的操作合成一次,这样只会修改DOM一次:
复制代码var ele = document.getElementById('myDiv');// 1. 重写styleele.style.cssText = 'border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px;';// 2. add styleele.style.cssText = 'border-;eft: 1px;'//

  1. use classele.className = 'active';

6、fragment元素的应用
看如下代码,考虑一个问题:
复制代码<ul id='fruit'> <li> apple </li> <li> orange </li></ul>

如果代码中要添加内容为peach、watermelon两个选项,你会怎么做?
复制代码var lis = document.getElementById('fruit');var li = document.createElement('li');li.innerHTML = 'apple';lis.appendChild(li);var li = document.createElement('li');li.innerHTML = 'watermelon';lis.appendChild(li);

很容易想到如上代码,但是很显然,重排了两次,怎么破?前面我们说了,隐藏的元素不在渲染树中,太棒了,我们可以先把id为fruit的ul元素隐藏(display=none),然后添加li元素,最后再显示,但是实际操作中可能会出现闪动,原因这也很容易理解。这时,fragment
元素就有了用武之地了。
复制代码var fragment = document.createDocumentFragment();var li = document.createElement('li');li.innerHTML = 'apple';fragment.appendChild(li);var li = document.createElement('li');li.innerHTML = 'watermelon';fragment.appendChild(li);document.getElementById('fruit').appendChild(fragment);

文档片段是个轻量级的document对象,它的设计初衷就是为了完成这类任务——更新和移动节点。文档片段的一个便利的语法特性是当你附加一个片断到节点时,实际上被添加的是该片断的子节点,而不是片断本身。只触发了一次重排,而且只访问了一次实时的DOM。
7、让元素脱离动画流
用展开/折叠的方式来显示和隐藏部分页面是一种常见的交互模式。它通常包括展开区域的几何动画,并将页面其他部分推向下方。
一般来说,重排只影响渲染树中的一小部分,但也可能影响很大的部分,甚至整个渲染树。浏览器所需要重排的次数越少,应用程序的响应速度就越快。因此当页面顶部的一个动画推移页面整个余下的部分时,会导致一次代价昂贵的大规模重排,让用户感到页面一顿一顿的。渲染树中需要重新计算的节点越多,情况就会越糟。
使用以下步骤可以避免页面中的大部分重排:
使用绝对位置定位页面上的动画元素,将其脱离文档流
让元素动起来。当它扩大时,会临时覆盖部分页面。但这只是页面一个小区域的重绘过程,不会产生重排并重绘页面的大部分内容。
当动画结束时恢复定位,从而只会下移一次文档的其他元素

8、总结
重排和重绘是DOM编程中耗能的主要原因之一,平时涉及DOM编程时可以参考以下几点:
尽量不要在布局信息改变时做查询(会导致渲染队列强制刷新)
同一个DOM的多个属性改变可以写在一起(减少DOM访问,同时把强制渲染队列刷新的风险降为0)
如果要批量添加DOM,可以先让元素脱离文档流,操作完后再带入文档流,这样只会触发一次重排(fragment元素的应用)
将需要多次重排的元素,position属性设为absolute或fixed,这样此元素就脱离了文档流,它的变化不会影响到其他元素。例如有动画效果的元素就最好设置为绝对定位。

1.背景介绍

什么是重排和重绘

浏览器下载完页面中的所有组件 html标记,javascript,css,图片之后会解析生成两个内部数据结构Dom树和渲染树.
Dom树表示页面结构,渲染树表示Dom节点如何显示.dom树中的节点在渲染树中至少有一个对应存在的节点(隐藏元素没有对应节点).渲染树中的节点被称为“帧”或“盒”,符合css模型的定义,理解页面元素为一个具有填充,边距,边框和位置的盒子。一旦DOM和渲染树构建完成,浏览器就开始显示(绘制)页面元素.
当DOM的变化影响了元素的几何属性(宽和高),浏览器需要重新计算元素的集合属性,同样其他元素的几何属性和位置也会因此受到影响.这时会重新绘制构造渲染树,而这个过程就被称为重排.完成重排后,浏览器会重新绘制受影响的部分到屏幕,该过程称为重绘。由于浏览器的流布局,对渲染树的计算通常只需要遍历一次就可以完成。 但由于table 需要计算时间需要三倍所以我们避免使用 table 布局 。
也不是所有的DOM变化都会影响几何属性,比如改变一个元素的背景色 并不会影响到 宽度和高度,这种情况下 只会发生重绘。

使用最佳实践所建议的布局技巧

虽然已经是 2015 了,但我还是要说不要使用行内联样式和 table 布局。

HTML 文档下载完成后,行内样式会触发一次额外的回流事件。解析器在解析 table 布局时需要计算大量的单元格的尺寸,所以是件很重的操作。由于单元格往往是根据表头宽度确定的,所以使用 table-layout: fixed 可以缓解部分性能消耗。

使用 Flexbox 布局也存在性能损失,因为在页面加载完成后,flex item 可能会发生位置和尺寸的变化。

浏览器的渲染过程

浏览器渲染页面的大致过程:

重绘和重排的耗能问题

重排和重绘的代价

精简 CSS 样式

样式越少,回流越快,此外,尽量不要使用过于复杂的选择器。这一问题尤其突出在使用类似 Bootstrap 框架的网站上。使用 Unused CSS,uCSS,grunt-uncss 和 gulp-uncss 等工具可以有效剔除无用样式。

本文先从浏览器的渲染过程来从头到尾的讲解一下回流重绘,如果大家想直接看如何减少回流和重绘,优化性能,可以跳到后面。(这个渲染过程来自MDN)

从浏览器地址栏的请求链接开始,浏览器通过DNS解析查到域名映射的IP地址,成功之后浏览器端向此IP地址取得连接,成功连接之后,浏览器端将请求头信息 通过HTTP协议向此IP地址所在服务器发起请求,服务器接受到请求之后等待处理,最后向浏览器端发回响应,此时在HTTP协议下,浏览器从服务器接收到 text/html类型的代码,浏览器开始显示此html,并获取其中内嵌资源地址,然后浏览器再发起请求来获取这些资源,并在浏览器的html中显示

例子

var times = 15000;

// code1 每次过桥 重排 重绘
console.time(1);
for(var i = 0; i < times; i ) {
document.getElementById('myDiv1').innerHTML = 'a';
}
console.timeEnd(1);

// code2 只过桥
console.time(2);
var str = '';
for(var i = 0; i < times; i ) {
var tmp = document.getElementById('myDiv2').innerHTML;
str = 'a';
}
document.getElementById('myDiv2').innerHTML = str;
console.timeEnd(2);

// code3
console.time(3);
var _str = '';
for(var i = 0; i < times; i ) {
_str = 'a';
}
澳门新萄京官方网站浏览器怎么着渲染页面,javascrip重排和重绘。document.getElementById('myDiv3').innerHTML = _str;
console.timeEnd(3);

// 1: 2874.619ms
// 2: 11.154ms
// 3: 1.282ms

大家会发现每次声明dom 所造成的 过桥 重排 重绘
消耗了巨大的时间
所以 大家要避免dom 声明多次 引起不必要的性能损耗

精简 DOM 层级

精简 DOM 层级,指的是减少 DOM 树的级数已经每一分支上 DOM 元素的数量,结果就是层级越少、数量越少,回流越快。此外,如果无需考虑旧版本浏览器,应该尽量剔除无意义的包裹类标签和层级。

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2.知识剖析

重排何时发生

很显然 ,每次重排都会导致重绘 以下情况会发生重排
1.添加或者删除可见的DOM元素
2.元素位置改变
3元素的尺寸改变
4元素的内容改变(例如,一个文本)
5页面渲染初始化
6浏览器窗口尺寸改变

细粒度操作 DOM 树

操作 DOM 树时的粒度要尽可能细化,这有助于减弱局部 DOM 变化给整体带来的影响。

从上面这个图上,我们可以看到,浏览器渲染过程如下:

浏览器解析的大概的工作流程可以归纳为以下几个步骤

渲染树变化的排队和刷新

var ele = document.getElementById('myDiv');
ele.style.borderLeft = '1px';
ele.style.borderRight = '2px';
ele.style.padding = '5px';
三次样式改变引起重排和重绘,所以总共有三次重排重绘过程,但是浏览器并不会这么笨,他会把三次修改'保存'起来,一次完成
var ele = document.getElementById('myDiv');
ele.style.borderLeft = '1px';
ele.style.borderRight = '2px';

// here use offsetHeight
// ...
ele.style.padding = '5px'
当你使用或者获取布局信息会导致队列刷新,就会造成两次重排重绘,尽量不要在布局信息改变时做查询,

从文档流中移除复杂的动画效果

应该确保使用动画的元素脱离了文档流,使用 position: absoluteposition: fixed 属性脱离文档流的元素会被浏览器创建一个新层来存放,这些图层上的修改不会影响其他图层上的元素。

解析HTML,生成DOM树,解析CSS,生成CSSOM树

  1. 用户输入网址(假设是个 HTML 页面,第一次访问,无缓存情况),浏览器向服务器发出HTTP请求,服务器返回 HTML 文件; (善用缓存,减少HTTP请求,减轻服务器压力)

  2. 浏览器载入 HTML 代码,发现 head 内有一个 link 引用外部 CSS 文件,则浏览器立即发送CSS文件请求,获取浏览器返回的CSS文件;  (CSS文件合并,减少HTTP请求)

  3. 浏览器继续载入 HTML 中 body 部分的代码,并且 CSS 文件已经拿到手了,可以开始渲染页面了;CSS文件需要放置最上面,避免网页重新渲染。

  4. 浏览器在代码中发现一个 img 标签引用了一张图片,向服务器发出请求。此时浏览器不会等到图片下载完,而是继续渲染后面的代码;(图片文件合并,减少HTTP请求)

最小化重排和重绘

// 1. 重写style
ele.style.cssText = 'border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px;';

// 2. add style
ele.style.cssText = 'border-;eft: 1px;'

// 3. use class
ele.className = 'active';
这里推荐使用 className 原因 className不会产生多次重排重绘 而是产生一次操作
使用 absolute或者 fixed 元素就脱离了文档流
他的变化不会影响其他元素 例如有动画效果的元素就最好设置为绝对定位.
使用fragment
var fragment = document.createDocumentFragment();

var li = document.createElement('li');
li.innerHTML = 'apple';
fragment.appendChild(li);

var li = document.createElement('li');
li.innerHTML = 'watermelon';
fragment.appendChild(li);

document.getElementById('fruit').appendChild(fragment);
只会进行一次 重排

巧用隐藏方式

使用 display: none; 隐藏的元素不会触发页面的重绘和回流事件,所以可以在这些元素隐藏期间配置样式,配置完成后再转换为可见状态。

将DOM树和CSSOM树结合,生成渲染树(Render Tree)

5. 服务器返回图片文件,由于图片占用了一定面积,影响了后面段落的排布,因此浏览器需要回过头来重新渲染这部分代码;  (最好图片都设置尺寸,避免重新渲染)

批量更新元素

单词更新所有 DOM 元素的性能要优于多次更新。下面这段代码触发了三次页面回流:

var myelement = document.getElementById('myelement'); myelement.width = '100px'; myelement.height = '200px'; myelement.style.margin = '10px';

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var myelement = document.getElementById('myelement');
myelement.width = '100px';
myelement.height = '200px';
myelement.style.margin = '10px';

通过以下代码可以精简为一次页面回流事件,并且提高了代码的可维护性:

var myelement = document.getElementById('myelement'); myelement.classList.add('newstyles'); .newstyles { width: 100px; height: 200px; margin: 10px; }

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var myelement = document.getElementById('myelement');
myelement.classList.add('newstyles');
 
.newstyles {
    width: 100px;
    height: 200px;
    margin: 10px;
}

同理,我们还可以减少操作 DOM 的频率。假设我们要创建一个如下所示的无序列表:

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如果分次添加每一个 item 将会触发多次页面回流,简单而高效的方式是使用 DOM fargment 在内存中创建完整的 DOM 节点,然后一次性添加到 DOM 中:

var i, li, frag = document.createDocumentFragment(), ul = frag.appendChild(document.createElement('ul')); for (i = 1; i <= 3; i ) { li = ul.appendChild(document.createElement('li')); li.textContent = 'item ' i; } document.body.appendChild(frag);

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var
    i, li,
    frag = document.createDocumentFragment(),
    ul = frag.appendChild(document.createElement('ul'));
 
for (i = 1; i <= 3; i ) {
    li = ul.appendChild(document.createElement('li'));
    li.textContent = 'item ' i;
}
 
document.body.appendChild(frag);

Layout:根据生成的渲染树,进行回流,得到节点的几何信息

  1. 浏览器发现了一个包含一行 JavaScript 代码的 script  标签,会立即运行该js代码;(script最好放置页面最下面)

约束元素变化的影响

这里的约束是指,尽量避免某个元素的变化引起大范围的变化。假设我们有一个 tab 选项卡的组件,选项卡内部的内容长短不一,这就导致了每个选项卡的高度不唯一。这一设计带来的问题就是每次切换选项卡时,周围的元素都要重新布局。我们可以通过一个固定高度来避免这一情况。

Painting:根据渲染树以及回流得到的几何信息,得到节点的绝对像素

7.js脚本执行了语句,它令浏览器隐藏掉代码中的某个 div,突然就少了一个元素,浏览器不得不重新渲染这部分代码;  (页面初始化样式不要使用js控制)

权衡流畅度和性能

一次移动一像素的位置看起来虽然很流畅,但对于某些低性能终端会是很大的压力。一次移动四像素降低帧速虽然看起来稍有些迟钝,但性能压力降低了。这就是需要我们权衡的地方:流畅度和性能。

Display:将像素发送给GPU,展示在页面上。(这一步其实还有很多内容,比如会在GPU将多个合成层合并为同一个层,并展示在页面中。而css3硬件加速的原理则是新建合成层,这里我们不展开,之后有机会会写一篇博客)

8.终于等到了 /html 的到来,浏览器泪流满面……

使用开发者工具分析页面重绘

目前主流浏览器都在开发者工具中提供了监控页面重绘的功能。在 Blink/Webkit 内核的浏览器中,使用 Timeline 面板可以记录一个页面活动详情:

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下面是火狐开发者工具中的 TimeLine:

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在 IE 中这个功能被放置在了 UI Responsiveness 面板中:

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所有的浏览器都使用绿色来显示页面重绘和页面回流事件。上面的测试只是几个简单的示例,其中没有调用繁重的动画效果,所以布局渲染在总时间中占据了较大比重。减少页面回流和页面重绘,自然提高页面性能。

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渲染过程看起来很简单,让我们来具体了解下每一步具体做了什么。

  1. 当用户点了一下界面中的“换肤”按钮,JavaScript 让浏览器换了一下 link 标签的 CSS 路径;

  2. 浏览器召集了在座的各位 div span ul li 们,“大伙儿收拾收拾行李,咱得重新来过……”,浏览器向服务器请求了新的CSS文件,重新渲染页面。

生成渲染树

浏览器每天就这么来来回回跑着,要知道不同的人写出来的 HTML 和 CSS 代码质量参差不齐,说不定哪天跑着跑着就挂掉了。

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好在这个世界还有这么一群人——页面重构工程师,平时挺不起眼,也就帮视觉设计师们切切图啊改改字,其实背地里还是干了不少实事的。

为了构建渲染树,浏览器主要完成了以下工作:

3.常见问题

从DOM树的根节点开始遍历每个可见节点。

什么是repain(重绘)和reflow(回流)?

对于每个可见的节点,找到CSSOM树中对应的规则,并应用它们。

4.解决方案

根据每个可见节点以及其对应的样式,组合生成渲染树。

说到页面为什么会慢?那是因为浏览器要花时间、花精力去渲染,尤其是当它发现某个部分发生了点变化影响了布局,需要倒回去重新渲染, 该过程称为reflow(回流)。

第一步中,既然说到了要遍历可见的节点,那么我们得先知道,什么节点是不可见的。不可见的节点包括:

reflow 几乎是无法避免的。现在界面上流行的一些效果,比如树状目录的折叠、展开(实质上是元素的显 示与隐藏)等,都将引起浏览器的 reflow。鼠标滑过、点击……只要这些行为引起了页面上某些元素的占位面积、定位方式、边距等属性的变化,都会引起它内部、周围甚至整个页面的重新渲 染。通常我们都无法预估浏览器到底会 reflow 哪一部分的代码,它们都彼此相互影响着。

一些不会渲染输出的节点,比如script、meta、link等。

如果只是改变某个元素的背景色、文 字颜色、边框颜色等等不影响它周围或内部布局的属性,将只会引起浏览器 repaint(重绘)。

一些通过css进行隐藏的节点。比如display:none。注意,利用visibility和opacity隐藏的节点,还是会显示在渲染树上的。只有display:none的节点才不会显示在渲染树上。

repaint 的速度明显快于 reflow(在IE下需要换一下说法,reflow 要比 repaint 更缓慢)。

从上面的例子来讲,我们可以看到span标签的样式有一个display:none,因此,它最终并没有在渲染树上。

为什么reflow 要比 repaint 更缓慢?

注意:渲染树只包含可见的节点

repaint(重绘) ,repaint发生更改时,元素的外观被改变,且在没有改变布局的情况下发生,如改变outline,visibility,background color,不会影响到dom结构渲染。

回流

reflow(回流),与repaint区别就是他会影响到dom的结构渲染,同时他会触发repaint,他会改变他本身与所有父辈元素(祖先),这种开销是非常昂贵的,导致性能下降是必然的,页面元素越多效果越明显。

前面我们通过构造渲染树,我们将可见DOM节点以及它对应的样式结合起来,可是我们还需要计算它们在设备视口内的确切位置和大小,这个计算的阶段就是回流。

注意:回流必将引起重绘,而重绘不一定会引起回流。

为了弄清每个对象在网站上的确切大小和位置,浏览器从渲染树的根节点开始遍历,我们可以以下面这个实例来表示:

5.编码实战

<!DOCTYPE html>

6.扩展思考

<html>

引起repain(重绘)和reflow(回流)的一些操作?

<head>

reflow 的成本比 repaint 的成本高得多的多。DOM Tree 里的每个结点都会有 reflow 方法,一个结点的 reflow 很有可能导致子结点,甚至父点以及同级结点的 reflow。

<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">

当你增加、删除、修改 DOM 结点时,会导致 reflow 或 repaint。

<title>Critial Path: Hello world!</title>

当你移动 DOM 的位置,或是搞个动画的时候。

</head>

当你修改 /删除CSS 样式的时候。

<body>

当你 Resize 窗口的时候,或是滚动的时候。

<div style="width: 50%">

当你修改网页的默认字体时。

<div style="width: 50%">Hello world!</div>

当你设置 style 属性的值 (Setting a property of the style attribute)。

</div>

注:display:none 会触发 reflow,而 visibility:hidden 只会触发 repaint,因为没有发现位置变化。

</body>

7.参考文献

</html>

参考一:reflow(回流)和repaint(重绘)及其优化

我们可以看到,第一个div将节点的显示尺寸设置为视口宽度的50%,第二个div将其尺寸设置为父节点的50%。而在回流这个阶段,我们就需要根据视口具体的宽度,将其转为实际的像素值。

参考二:浏览器加载渲染网页过程解析?

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8.更多讨论

重绘

如何减少repain(重绘)和reflow(回流)?

最终,我们通过构造渲染树和回流阶段,我们知道了哪些节点是可见的,以及可见节点的样式和具体的几何信息,那么我们就可以将渲染树的每个节点都转换为屏幕上的实际像素,这个阶段就叫做重绘节点。

reflow是不可避免的,只能将reflow对性能的影响减到最小,给出下面几条建议:

既然知道了浏览器的渲染过程后,我们就来探讨下,何时会发生回流重绘。

  1. 不要一条一条地修改 DOM 的样式。通过设置style属性改变结点样式的话,每设置一次都会导致一次reflow。所以最好通过设置class的方式,这样可以将多次改变样式属性的操作合并成一次操作。

  2. 让要操作的元素进行”离线处理”,处理完后一起更新;

何时发生回流重绘

- 使用DocumentFragment进行缓存操作,引发一次回流和重绘;

我们前面知道了,回流这一阶段主要是计算节点的位置和几何信息,那么当页面布局和几何信息发生变化的时候,就需要回流。比如以下情况:

var fragment = document.createDocumentFragment();

添加或删除可见的DOM元素

fragment.appendChild(document.createTextNode('keenboy test 111'));

元素的位置发生变化

fragment.appendChild(document.createElement('br'));

元素的尺寸发生变化(包括外边距、内边框、边框大小、高度和宽度等)

fragment.appendChild(document.createTextNode('keenboy test 222'));

内容发生变化,比如文本变化或图片被另一个不同尺寸的图片所替代。

document.body.appendChild(fragment);

页面一开始渲染的时候

- 使用display:none技术,只引发两次回流和重绘;

浏览器的窗口尺寸变化(因为回流是根据视口的大小来计算元素的位置和大小的)

原理:由于display属性为none的元素不在渲染树中,对隐藏的元素操 作不会引发其他元素的重排。如果要对一个元素进行复杂的操作时,可以先隐藏它,操作完成后再显示。这样只在隐藏和显示时触发2次重排。

注意:回流一定会触发重绘,而重绘不一定会回流

3.设置元素的position为absolute或fixed;

根据改变的范围和程度,渲染树中或大或小的部分需要重新计算,有些改变会触发整个页面的重排,比如,滚动条出现的时候或者修改了根节点。

元素脱离标准文档流,也从DOM树结构中脱离出来,在需要reflow时只需要reflow自身与下级元素。

浏览器的优化机制

4.不要用tables布局;

现代的浏览器都是很聪明的,由于每次重排都会造成额外的计算消耗,因此大多数浏览器都会通过队列化修改并批量执行来优化重排过程。浏览器会将修改操作放入到队列里,直到过了一段时间或者操作达到了一个阈值,才清空队列。但是!当你获取布局信息的操作的时候,会强制队列刷新,比如当你访问以下属性或者使用以下方法:

tables中某个元素一旦触发reflow就会导致table里所有的其它元素reflow。在适合用table的场合,可以设置table-layout为auto或fixed,这样可以让table一行一行的渲染,这种做法也是为了限制reflow的影响范围。

offsetTop、offsetLeft、offsetWidth、offsetHeight

5.避免使用CSS的JavaScript表达式,如果css里有expression,每次都会重新计算一遍。

scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、scrollHeight

鸣谢

clientTop、clientLeft、clientWidth、clientHeight

getComputedStyle()

getBoundingClientRect

以上属性和方法都需要返回最新的布局信息,因此浏览器不得不清空队列,触发回流重绘来返回正确的值。因此,我们在修改样式的时候,**最好避免使用上面列出的属性,他们都会刷新渲染队列。**如果要使用它们,最好将值缓存起来。

减少回流和重绘

好了,到了我们今天的重头戏,前面说了这么多背景和理论知识,接下来让我们谈谈如何减少回流和重绘。

最小化重绘和重排

由于重绘和重排可能代价比较昂贵,因此最好就是可以减少它的发生次数。为了减少发生次数,我们可以合并多次对DOM和样式的修改,然后一次处理掉。考虑这个例子

const el = document.getElementById;

el.style.padding = '5px';

el.style.borderLeft = '1px';

el.style.borderRight = '2px';

例子中,有三个样式属性被修改了,每一个都会影响元素的几何结构,引起回流。当然,大部分现代浏览器都对其做了优化,因此,只会触发一次重排。但是如果在旧版的浏览器或者在上面代码执行的时候,有其他代码访问了布局信息(上文中的会触发回流的布局信息),那么就会导致三次重排。

因此,我们可以合并所有的改变然后依次处理,比如我们可以采取以下的方式:

使用cssText

const el = document.getElementById;

el.style.cssText = 'border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px;';

修改CSS的class

const el = document.getElementById;

el.className = ' active';

批量修改DOM

当我们需要对DOM对一系列修改的时候,可以通过以下步骤减少回流重绘次数:

使元素脱离文档流

对其进行多次修改

将元素带回到文档中。

该过程的第一步和第三步可能会引起回流,但是经过第一步之后,对DOM的所有修改都不会引起回流重绘,因为它已经不在渲染树了。

有三种方式可以让DOM脱离文档流:

隐藏元素,应用修改,重新显示

使用文档片段(document fragment)在当前DOM之外构建一个子树,再把它拷贝回文档。

将原始元素拷贝到一个脱离文档的节点中,修改节点后,再替换原始的元素。

考虑我们要执行一段批量插入节点的代码:

function appendDataToElement(appendToElement, data) {

let li;

for (let i = 0; i < data.length; i ) {

li = document.createElement;

li.textContent = 'text';

appendToElement.appendChild;

}

}

const ul = document.getElementById;

appendDataToElement;

如果我们直接这样执行的话,由于每次循环都会插入一个新的节点,会导致浏览器回流一次。

我们可以使用这三种方式进行优化:

隐藏元素,应用修改,重新显示

这个会在展示和隐藏节点的时候,产生两次回流

function appendDataToElement(appendToElement, data) {

let li;

for (let i = 0; i < data.length; i ) {

li = document.createElement;

li.textContent = 'text';

appendToElement.appendChild;

}

}

const ul = document.getElementById;

ul.style.display = 'none';

appendDataToElement;

ul.style.display = 'block';

使用文档片段(document fragment)在当前DOM之外构建一个子树,再把它拷贝回文档

const ul = document.getElementById;

const fragment = document.createDocumentFragment();

appendDataToElement(fragment, data);

ul.appendChild;

将原始元素拷贝到一个脱离文档的节点中,修改节点后,再替换原始的元素。

const ul = document.getElementById;

const clone = ul.cloneNode;

appendDataToElement(clone, data);

ul.parentNode.replaceChild(clone, ul);

对于上面这三种情况,我写了一个demo在safari和chrome上测试修改前和修改后的性能。然而实验结果不是很理想。

原因:原因其实上面也说过了,现代浏览器会使用队列来储存多次修改,进行优化,所以对这个优化方案,我们其实不用优先考虑。

避免触发同步布局事件

上文我们说过,当我们访问元素的一些属性的时候,会导致浏览器强制清空队列,进行强制同步布局。举个例子,比如说我们想将一个p标签数组的宽度赋值为一个元素的宽度,我们可能写出这样的代码:

function initP() {

for (let i = 0; i < paragraphs.length; i ) {

paragraphs[i].style.width = box.offsetWidth 'px';

}

}

这段代码看上去是没有什么问题,可是其实会造成很大的性能问题。在每次循环的时候,都读取了box的一个offsetWidth属性值,然后利用它来更新p标签的width属性。这就导致了每一次循环的时候,浏览器都必须先使上一次循环中的样式更新操作生效,才能响应本次循环的样式读取操作。每一次循环都会强制浏览器刷新队列。我们可以优化为:

const width = box.offsetWidth;

function initP() {

for (let i = 0; i < paragraphs.length; i ) {

paragraphs[i].style.width = width 'px';

}

}

同样,我也写了个demo来比较两者的性能差异。你可以自己点开这个demo体验下。这个对比的性能差距就比较明显。

对于复杂动画效果,使用绝对定位让其脱离文档流

对于复杂动画效果,由于会经常的引起回流重绘,因此,我们可以使用绝对定位,让它脱离文档流。否则会引起父元素以及后续元素频繁的回流。这个我们就直接上个例子。

打开这个例子后,我们可以打开控制台,控制台上会输出当前的帧数。

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从上图中,我们可以看到,帧数一直都没到60。这个时候,只要我们点击一下那个按钮,把这个元素设置为绝对定位,帧数就可以稳定60。

css3硬件加速

比起考虑如何减少回流重绘,我们更期望的是,根本不要回流重绘。这个时候,css3硬件加速就闪亮登场啦!!

划重点:

1. 使用css3硬件加速,可以让transform、opacity、filters这些动画不会引起回流重绘 。

2. 对于动画的其它属性,比如background-color这些,还是会引起回流重绘的,不过它还是可以提升这些动画的性能。

本篇文章只讨论如何使用,暂不考虑其原理,之后有空会另外开篇文章说明。

如何使用

常见的触发硬件加速的css属性:

transform

opacity

filters

Will-change

效果

我们可以先看个例子。我通过使用chrome的Performance捕获了动画一段时间里的回流重绘情况,实际结果如下图:

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从图中我们可以看出,在动画进行的时候,没有发生任何的回流重绘。如果感兴趣你也可以自己做下实验。

重点

使用css3硬件加速,可以让transform、opacity、filters这些动画不会引起回流重绘

对于动画的其它属性,比如background-color这些,还是会引起回流重绘的,不过它还是可以提升这些动画的性能。

css3硬件加速的坑

当然,任何美好的东西都是会有对应的代价的,过犹不及。css3硬件加速还是有坑的:

如果你为太多元素使用css3硬件加速,会导致内存占用较大,会有性能问题。

在GPU渲染字体会导致抗锯齿无效。这是因为GPU和CPU的算法不同。因此如果你不在动画结束的时候关闭硬件加速,会产生字体模糊。

总结

本文主要讲了浏览器的渲染过程、浏览器的优化机制以及如何减少甚至避免回流和重绘,希望可以帮助大家更好的理解回流重绘。

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