前端開發者必須知道網頁是如何渲染的

【編者按】其實，有關網頁渲染的文章很多，但是相關資訊比較分散，且論述並不是很完整。如果要想對這個主題有個大致的了解，我們還得學習很多知識。因此，Web開發者Alexander Skutin 決定寫一篇文章。他相信，這篇文章不僅能幫助初學者，也能對那些想要刷新知識結構的高階前端開發者有所裨益。原文地址

譯文如下：

網頁渲染必須在很早的階段進行，可以早到頁面佈局剛剛定型。因為樣式和腳本都會對網頁渲染產生關鍵性的影響。所以專業開發者必須了解一些技巧，以避免在實務的過程中遇到效能問題。

這篇文章不會研究瀏覽器內部的詳細機制，而是提出一些通用的規則。畢竟，不同瀏覽器引擎的工作機制各不相同，這無疑會讓開發者對瀏覽器特性的研究變得更加複雜。

瀏覽器是如何完成網頁渲染？

首先，我們回顧網頁渲染時，瀏覽器的動作：

根據來自伺服器端的HTML程式碼形成文件物件模型（DOM）

載入並解析樣式，形成CSS物件模型。

在文檔物件模型和CSS物件模型之上，創建一棵由一組待生成渲染的物件組成的渲染樹（在Webkit中這些物件被稱為渲染器或渲染對象，而在Gecko中稱之為「frame」。在渲染樹中，每一段文字字串都表現為獨立的渲染器。每一個渲染對像都包含對應的DOM對象，或是文字區塊，還加上計算好的樣式。換言之，渲染樹是一個文檔物件模型的直覺展示。

對渲染樹上的每個元素，計算它的座標，稱之為佈局。瀏覽器採用一種串流方法，佈局一個元素只需通過一次，但是表格元素需要通過多次。

最後，渲染樹上的元素最終展示在瀏覽器裡，這個過程稱為「painting」。

當使用者與網頁交互，或腳本程式改動修改網頁時，前文提到的一些操作將會重複執行，因為網頁的內在結構已經改變了。

重繪

當改變那些不會影響元素在網頁中的位置的元素樣式時，譬如background-color(背景色)， border-color(邊框色)， visibility(可見性)，瀏覽器只會用新的樣式將元素重繪一次(這就是重繪，或者說重新構造樣式)。

重排

當改變影響到文字內容或結構，或元素位置時，重排或重新佈局就會發生。這些改變通常由以下事件觸發：

DOM操作（元素添加，刪除，修改，或元素順序的改變）;

內容變化，包括表單域內的文字變更;

CSS屬性的計算或變更;

新增或刪除樣式表;

更改「類別」的屬性;

瀏覽器視窗的操作（縮放，捲動）;

偽類啟動（：懸停）。

瀏覽器如何最佳化渲染？

瀏覽器盡可能將重繪/重構 限制在被改變元素的區域內。例如，對於位置固定或絕對的元素，其大小改變只影響元素本身及其子元素，然而，靜態定位元素的大小改變會觸發後續所有元素的重流。

另一種最佳化技巧是，在執行幾段JavaScript程式碼時，瀏覽器會快取這些改變，在程式碼運行完畢後再將這些改變經一次通過加以應用。舉個例子，下面這段程式碼只會觸發一個重構和重繪：

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px'); // reflow, repaint
$body.css('color', 'red'); // repaint
$body.css('margin', '2px'); // reflow, repaint
// only 1 reflow and repaint will actually happen

然而，如前所述，改變元素的屬性會觸發強制性的重排。如果我們在上面的程式碼區塊中加入一行程式碼，用來存取元素的屬性，就會發生這種現象。

var $body = $('body'); $body.css('padding', '1px'); $body.css('padding'); // reading a property, a forced reflow $body .css('color', 'red'); $body.css('margin', '2px');

其結果就是，重排發生了兩次。因此，你應該把存取元素屬性的操作都組織在一起，從而優化網頁效能。 （你可以在JSBin查到更詳細的例子）

有時，你必須觸發一個強制性重排。例如，我們必須將同樣的屬性(例如左邊距)兩次賦值給同一個元素。起初，它應該設定為100px，且不帶動效。接著，它必須透過過渡(transition)動效改變為50px。你現在可以在JSbin上學習這個例子，不過我會在這裡更詳細地介紹它。

首先，我們建立一個帶有過渡效果的CSS類別：.has-transition { -webkit-transition: margin-left 1s ease-out; -moz-transition: margin-left 1s ease-out; -o-transition: margin-left 1s ease-out; transition: margin-left 1s ease-out; }

然後繼續執行：// our element that has a "has-transition" class by default var $targetEltar = $('## );

// remove the transition class
$targetElem.removeClass('has-transition');
// change the property expecting the transition to be   off, as the class is not there
// anymore
$targetElem.css('margin-left', 100);
// put the transition class back
$targetElem.addClass('has-transition');
// change the property
$targetElem.css('margin-left', 50);

然而，這個執行無法奏效。所有改變都被緩存，只在程式碼區塊末尾加以執行。我們需要的是強制性的重排，我們可以透過以下更改加以實現：

// remove the transition class $(this).removeClass('has-transition');

// change the property
$(this).css('margin-left', 100);
// trigger a forced reflow, so that changes in a    class/property get applied immediately
$(this)[0].offsetHeight; // an example, other   properties would work, too
// put the transition class back
$(this).addClass('has-transition');
// change the property
$(this).css('margin-left', 50);

現在程式碼如預期那樣執行了。

有關效能最佳化的實際建議

總結現有的資料，我提出以下建議：

創建有效的HTML和CSS文件，不要忘記指明文檔的編碼方式。樣式應該包含在標籤內，腳本程式碼則要加在標籤末端。

盡量簡化和最佳化CSS選擇器（這種最佳化方式幾乎被使用CSS預處理器的開發者統一忽視了）將嵌套程度保持在最低水平。以下是CSS選擇器的效能排名（從最快者開始）

1. 识别器:#id
2. 类:.class
3. 标签：div
4. 相邻兄弟选择器：a + i
5. 父类选择器：ul> li
6. 通用选择器：*
7. 属性选择：input[type="text"]
8. 伪类和伪元素：a:hover

你應該記住，瀏覽器在處理選擇器時依照從右到左的原則，因此最右端的選擇器應該是最快的： #id或則.class：div * {...} // bad .list li {...} // bad .list-item {...} // good #list .list-item {... } // good * 1.在你的腳本程式碼中，盡可能減少DOM操作。快取所有東西，包括元素屬性以及物件（如果它們被重複使用的話）。當進行複雜的操作時，使用「孤立」元素會更好，之後可以將其加到DOM中（所謂「孤立」元素是與DOM脫離，僅保存在記憶體中的元素）。

2.如果你使用jQuery來選擇元素，請遵從jQuery選擇器最佳實踐方案。

3.為了改變元素的樣式，修改「類別」的屬性是奏效的方法之一。執行此變更時，處在DOM渲染樹的位置越深越好（這也有助於將邏輯與表象脫離）。

4.盡量只為位置絕對或固定的元素添加動畫效果。

5.在使用滾動時會停用複雜的懸停效（例如，在中加入一個額外的不懸停類別）。讀者可以閱讀關於這個問題的一篇文章。

想了解更多的細節問題，大家也可以看看這兩篇文章：

1,How browsers work？

2,Rendering: repaint, reflow/relayout, restyle