高效能WEB開發 頁面呈現、重繪、回流。
- 黄舟原創
- 2016-12-16 15:27:321328瀏覽
頁面呈現流程
在討論頁面重繪、回流之前。需要對頁面的呈現流程有些了解，頁面是怎麼把html結合css等顯示到瀏覽器上的，下面的流程圖顯示了瀏覽器對頁面的呈現的處理流程。可能不同的瀏覽器略微會有些不同。但基本上都是類似的。
1. 瀏覽器把獲取到的html程式碼解析成1個Dom樹，html中的每個tag都是Dom樹中的1個節點，根節點就是我們常用的document物件( tag) 。 dom樹就是我們用firebug或IE Developer Toolbar等工具看到的html結構，裡麵包含了所有的html tag，包含display:none隱藏，還有用JS動態加入的元素等。
2. 瀏覽器把所有樣式(主要包括css和瀏覽器的樣式設定)解析成樣式結構體，在解析的過程中會去掉瀏覽器不能識別的樣式，比如IE會去掉-moz開頭的樣式，而firefox會去掉_開頭的樣式。
3、dom tree和樣式結構體結合後建構呈現樹(render tree),render tree有點類似dom tree，但其實區別有很大，render tree能辨識樣式，render tree中每個node都有自己的style，而且render tree不包含隱藏的節點(例如display:none的節點，還有head節點)，因為這些節點不會用來呈現，而且不會影響呈現的，所以就不會包含到render tree中。注意 visibility:hidden隱藏的元素還是會包含到render tree中的，因為visibility:hidden 會影響佈局(layout)，會佔有空間。根據css2的標準，render tree中的每個節點稱為box(Box dimensions)，box所有屬性：width,height,margin,padding,left,top,border等。
4. 一旦render tree建置完畢後，瀏覽器就可以根據render tree來繪製頁面了。
回流與重繪
1. 當render tree中的一部分(或全部)因為元素的規模尺寸，佈局，隱藏等改變而需要重新建構。這就稱為回流(其實我覺得叫重新佈局更簡單明了些)。每個頁面至少需要一次回流，就是在頁面第一次載入的時候。
2. 當render tree中的一些元素需要更新屬性，而這些屬性只是影響元素的外觀，風格，而不會影響佈局的，例如background-color。則就叫稱為重繪。
註：從上方可看出，回流必將引起重繪，而重繪不一定會造成回流。
什麼操作會引起重繪、回流
其實任何對render tree中元素的操作都會引起回流或重繪，例如：
1. 新增、刪除元素(回流+重繪)
2. 隱藏元素， display:none(回流+重繪)，visibility:hidden(只重繪，不回流)
3. 移動元素，例如改變top,left(jquery的animate方法就是,改變top,left不一定會影響回流) ，或移動元素到另外1個父元素。 (重繪+回流)
4. 對style的操作(對不同的屬性操作，影響不一樣)
5. 還有一種是使用者的操作，例如改變瀏覽器大小，改變瀏覽器的字體大小等(回流+重繪)
讓我們看看下面的程式碼是如何影響回流和重繪的:
var s = document.body.style; s.padding = "2px"; // 回流+重绘 s.border = "1px solid red"; // 再一次 回流+重绘 s.color = "blue"; // 再一次重绘 s.backgroundColor = "#ccc"; // 再一次 重绘 s.fontSize = "14px"; // 再一次 回流+重绘 // 添加node，再一次 回流+重绘 document.body.appendChild(document.createTextNode('abc!'));
請注意我上面用了多少個再一次。
說到這裡大家都知道回流比重繪的代價要更高，回流的花銷跟render tree有多少節點需要重新構建有關係，假設你直接操作body，比如在body最前面插入1個元素，會導致整個render tree回流，這樣代價當然會比較高，但如果是指body後面插入1個元素，則不會影響前面元素的回流。
聪明的浏览器
从上个实例代码中可以看到几行简单的JS代码就引起了6次左右的回流、重绘。而且我们也知道回流的花销也不小，如果每句JS操作都去回流重绘的话，浏览器可能就会受不了。所以很多浏览器都会优化这些操作，浏览器会维护1个队列，把所有会引起回流、重绘的操作放入这个队列，等队列中的操作到了一定的数量或者到了一定的时间间隔，浏览器就会把flush队列，进行一个批处理。这样就会让多次的回流、重绘变成一次回流重绘。
虽然有了浏览器的优化，但有时候我们写的一些代码可能会强制浏览器提前flush队列，这样浏览器的优化可能就起不到作用了。当你请求向浏览器请求一些style信息的时候，就会让浏览器flush队列，比如：
1. offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
2. scrollTop/Left/Width/Height
3. clientTop/Left/Width/Height
4. width,height
5. 请求了getComputedStyle(), 或者 ie的 currentStyle
当你请求上面的一些属性的时候，浏览器为了给你最精确的值，需要flush队列，因为队列中可能会有影响到这些值的操作。
如何减少回流、重绘
减少回流、重绘其实就是需要减少对render tree的操作，并减少对一些style信息的请求，尽量利用好浏览器的优化策略。具体方法有：
1. 不要1个1个改变元素的样式属性，最好直接改变className，但className是预先定义好的样式，不是动态的，如果你要动态改变一些样式，则使用cssText来改变，见下面代码：
// 不好的写法 var left = 1; var top = 1; el.style.left = left + "px"; el.style.top = top + "px"; // 比较好的写法 el.className += " className1"; // 比较好的写法 el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";
2. 让要操作的元素进行"离线处理"，处理完后一起更新，这里所谓的"离线处理"即让元素不存在于render tree中，比如：
a) 使用documentFragment或div等元素进行缓存操作，这个主要用于添加元素的时候，大家应该都用过，就是先把所有要添加到元素添加到1个div(这个div也是新加的)，
最后才把这个div append到body中。
b) 先display:none 隐藏元素，然后对该元素进行所有的操作，最后再显示该元素。因对display:none的元素进行操作不会引起回流、重绘。所以只要操作只会有2次回流。
3 不要经常访问会引起浏览器flush队列的属性，如果你确实要访问，就先读取到变量中进行缓存，以后用的时候直接读取变量就可以了，见下面代码：
// 别这样写，大哥
for(循环) {
el.style.left = el.offsetLeft + 5 + "px";
el.style.top = el.offsetTop + 5 + "px";
}
// 这样写好点
var left = el.offsetLeft,top = el.offsetTop,s = el.style;
for(循环) {
left += 10;
top += 10;
s.left = left + "px";
s.top = top + "px";
} 4. 考虑你的操作会影响到render tree中的多少节点以及影响的方式，影响越多，花费肯定就越多。比如现在很多人使用jquery的animate方法移动元素来展示一些动画效果，想想下面2种移动的方法：
// block1是position:absolute 定位的元素，它移动会影响到它父元素下的所有子元素。
// 因为在它移动过程中，所有子元素需要判断block1的z-index是否在自己的上面，
// 如果是在自己的上面,则需要重绘,这里不会引起回流
$("#block1").animate({left:50});
// block2是相对定位的元素,这个影响的元素与block1一样，但是因为block2非绝对定位
// 而且改变的是marginLeft属性，所以这里每次改变不但会影响重绘，
// 还会引起父元素及其下元素的回流
$("#block2").animate({marginLeft:50});
实例测试
最后用2个工具对上面的理论进行一些测试，这2个工具是在我 "web 性能测试工具推荐" 文章中推荐过的工具，分别是：dynaTrace(测试ie),Speed Tracer(测试Chrome)。
第一个测试代码不改变元素的规则，大小，位置。只改变颜色，所以不存在回流，仅测试重绘，代码如下：
<body>
<script type="text/javascript">
var s = document.body.style;
var computed;
if (document.body.currentStyle) {
computed = document.body.currentStyle;
} else {
computed = document.defaultView.getComputedStyle(document.body, '');
}
function testOneByOne(){
s.color = 'red';;
tmp = computed.backgroundColor;
s.color = 'white';
tmp = computed.backgroundImage;
s.color = 'green';
tmp = computed.backgroundAttachment;
}
function testAll() {
s.color = 'yellow';
s.color = 'pink';
s.color = 'blue';
tmp = computed.backgroundColor;
tmp = computed.backgroundImage;
tmp = computed.backgroundAttachment;
}
</script>
color test <br />
<button onclick="testOneByOne()">Test One by One</button>
<button onclick="testAll()">Test All</button>
</body> testOneByOne 函数改变3次color,其中每次改变后调用getComputedStyle,读取属性值(按我们上面的讨论，这里会引起队列的flush)，testAll 同样是改变3次color，但是每次改变后并不马上调用getComputedStyle。
我们先点击Test One by One按钮，然后点击 Test All,用dynaTrace监控如下：
上图可以看到我们执行了2次button的click事件，每次click后都跟一次rendering(页面重绘)，2次click函数执行的时间都差不多,0.25ms,0.26ms，但其后的rendering时间就相差一倍多。(这里也可以看出，其实很多时候前端的性能瓶颈并不在于JS的执行，而是在于页面的呈现，这种情况在用JS做到富客户端中更为突出)。我们再看图的下面部分，这是第一次rendering的详细信息，可以看到里面有2行是 Scheduleing layout task，这个就是我们前面讨论过的浏览器优化过的队列，可以看出我们引发2次的flush。
再看第二次rendering的详细信息，可以看出并没有Scheduleing layout task,所以这次rendering的时间也比较短。
测试代码2：这个测试跟第一次测试的代码很类似，但加上了对layout的改变，为的是测试回流。
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
</head>
<body>
<script type="text/javascript">
var s = document.body.style;
var computed;
if (document.body.currentStyle) {
computed = document.body.currentStyle;
} else {
computed = document.defaultView.getComputedStyle(document.body, '');
}
function testOneByOne(){
s.color = 'red';
s.padding = '1px';
tmp = computed.backgroundColor;
s.color = 'white';
s.padding = '2px';
tmp = computed.backgroundImage;
s.color = 'green';
s.padding = '3px';
tmp = computed.backgroundAttachment;
}
function testAll() {
s.color = 'yellow';
s.padding = '4px';
s.color = 'pink';
s.padding = '5px';
s.color = 'blue';
s.padding = '6px';
tmp = computed.backgroundColor;
tmp = computed.backgroundImage;
tmp = computed.backgroundAttachment;
}
</script>
color test <br />
<button onclick="testOneByOne()">Test One by One</button>
<button onclick="testAll()">Test All</button>
</body>用dynaTrace监控如下：
相信这图不用多说大家都能看懂了吧，可以看出有了回流后，rendering的时间相比之前的只重绘，时间翻了3倍了，可见回流的高成本性啊。
大家看到时候注意明细处相比之前的多了个 Calcalating flow layout。
最后再使用Speed Tracer测试一下，其实结果是一样的，只是让大家了解下2个测试工具：
测试1：
图上第一次点击执行2ms(其中有50% 用于style Recalculation), 第二次1ms，而且第一次click后面也跟了2次style Recalculation,而第二次点击却没有style Recalculation。
但是这次测试发现paint重绘的时间竟然是一样的，都是3ms，这可能就是chrome比IE强的地方吧。
测试2：
从图中竟然发现第二次的测试结果在时间上跟第一次的完全一样，这可能是因为操作太少，而chrome又比较强大，所以没能测试明显结果出来，
但注意图中多了1个紫色部分，就是layout的部分。也就是我们说的回流。
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