為什麼說DOM操作很慢

一直都聽說DOM很慢，要盡量少的去操作DOM，於是就想進一步去探究下為什麼大家都會這樣說，在網上學習了一些資料，這邊整理出來。

首先，DOM物件本身也是js對象，所以嚴格來說，並不是操作這個物件慢，而是說操作了這個物件後，會觸發一些瀏覽器行為，例如佈局（ layout）和繪製（paint）。以下主要先介紹下這些瀏覽器行為，闡述一個頁面是怎麼最終被呈現出來的，另外還會從程式碼的角度，來說明一些不好的實踐以及一些優化方案。

　瀏覽器是如何呈現一張頁面的

　　一個瀏覽器有許多模組，其中負責呈現頁面的是渲染引擎模組，比較熟悉的有WebKit和Gecko等，這裡也只會涉及這個模組的內容。

　　先用文字大致闡述下這個過程：

• #解析HTML，並產生一棵DOM tree

• #解析各種樣式並結合DOM tree產生一棵Render tree

• 對Render tree的各個節點計算佈局信息，例如box的位置與尺寸

• 根據Render tree並利用瀏覽器的UI層進行繪製

　　其中DOM tree和Render tree上的節點並非一一對應，例如一個display:none的節點就在會存在與DOM tree上，而不會出現在Render tree上，因為這個節點不需要被繪製。

　　上圖是Webkit的基本流程，在術語上和Gecko可能會有不同，這裡貼上Gecko的流程圖，不過文章下面的內容都會統一使用Webkit的術語。

　　影響頁面呈現的因素有許多，例如link的位置會影響首屏呈現等。但這裡主要集中討論與layout相關的內容。

　　paint是一個耗時的過程，然而layout是一個更耗時的過程，我們無法確定layout一定是自上而下或是自下而上進行的，甚至一次layout會牽涉到整個文檔佈局的重新計算。

　　但是layout是肯定無法避免的，所以我們主要是要最小化layout的次數。

　什麼情況下瀏覽器會進行layout

　　在考慮如何最小化layout次數之前，要先了解什麼時候瀏覽器會進行layout。

　　layout（reflow）一般稱為佈局，這個操作是用來計算文件中元素的位置和大小，是渲染前重要的一步。在HTML第一次載入的時候，會有一次layout之外，js腳本的執行和樣式的改變同樣會導致瀏覽器執行layout，這也是本文的主要要討論的內容。

　　一般情況下，瀏覽器的layout是lazy的，也就是說：在js腳本執行時，是不會去更新DOM的，任何對DOM的修改都會被暫存在一個隊列中，在目前js的執行上下文完成執行後，會根據這個佇列中的修改，進行一次layout。

　　然而有時希望在js程式碼中立刻獲取最新的DOM節點信息，瀏覽器就不得不提前執行layout，這是導致DOM性能問題的主要原因。

　　如下的操作會打破常規，並觸發瀏覽器執行layout：

• 透過js取得需要計算的DOM屬性

• #新增或刪除DOM元素

• resize瀏覽器視窗大小

• 改變字體

• ## css偽類的激活，例如：hover

• 透過js修改DOM元素樣式且該樣式涉及到尺寸的改變

##　　我們來透過一個例子直觀的感受下：

// Read
var h1 = element1.clientHeight;

// Write (invalidates layout)
element1.style.height = (h1 * 2) + 'px';

// Read (triggers layout)
var h2 = element2.clientHeight;

// Write (invalidates layout)
element2.style.height = (h2 * 2) + 'px';

// Read (triggers layout)
var h3 = element3.clientHeight;

// Write (invalidates layout)
element3.style.height = (h3 * 2) + 'px';

　　這裡涉及一個屬性clientHeight，這個屬性是需要計算得到的，於是就會觸發瀏覽器的一次layout。我們來利用chrome（v47.0）的開發者工具看下（截圖中的timeline record已經經過篩選，僅顯示layout）：

　　上面的例子中，程式碼先修改了一個元素的樣式，接下來讀取另一個元素的clientHeight屬性，由於先前的修改導致目前DOM被標記為髒，為了保證能準確的取得這個屬性，瀏覽器會進行一次layout（我們發現chrome的開發者工具良心的提示了我們這個效能問題）。

　　優化這段程式碼很簡單，預先讀取所需的屬性，一起修改即可。

// Read
var h1 = element1.clientHeight;  
var h2 = element2.clientHeight;  
var h3 = element3.clientHeight;

// Write (invalidates layout)
element1.style.height = (h1 * 2) + 'px';  
element2.style.height = (h2 * 2) + 'px';  
element3.style.height = (h3 * 2) + 'px';

　　看下這次的情況：

#　　下面再介紹一些其他的最佳化方案。

　最小化layout的方案

　　上面提到的一个批量读写是一个，主要是因为获取一个需要计算的属性值导致的，那么哪些值是需要计算的呢？

　　这个链接里有介绍大部分需要计算的属性：http://www.php.cn/

　　再来看看别的情况：

　　面对一系列DOM操作

　　针对一系列DOM操作（DOM元素的增删改），可以有如下方案：

• documentFragment

• display: none

• cloneNode

　　比如（仅以documentFragment为例）：

var fragment = document.createDocumentFragment();  
for (var i=0; i < items.length; i++){  
  var item = document.createElement("li");
  item.appendChild(document.createTextNode("Option " + i);
  fragment.appendChild(item);
}
list.appendChild(fragment);

　　这类优化方案的核心思想都是相同的，就是先对一个不在Render tree上的节点进行一系列操作，再把这个节点添加回Render tree，这样无论多么复杂的DOM操作，最终都只会触发一次layout。

　　面对样式的修改

　　针对样式的改变，我们首先需要知道并不是所有样式的修改都会触发layout，因为我们知道layout的工作是计算RenderObject的尺寸和大小信息，那么我如果只是改变一个颜色，是不会触发layout的。

　　这里有一个网站CSS triggers，详细列出了各个CSS属性对浏览器执行layout和paint的影响。

　　像下面这种情况，和上面讲优化的部分是一样的，注意下读写即可。

elem.style.height = "100px"; // mark invalidated  
elem.style.width = "100px";  
elem.style.marginRight = "10px";

elem.clientHeight // force layout here

　　但是要提一下动画，这边讲的是js动画，比如：

function animate (from, to) {  
  if (from === to) return

  requestAnimationFrame(function () {
    from += 5
    element1.style.height = from + "px"
    animate(from, to)
  })
}

animate(100, 500)

　　动画的每一帧都会导致layout，这是无法避免的，但是为了减少动画带来的layout的性能损失，可以将动画元素绝对定位，这样动画元素脱离文本流，layout的计算量会减少很多。

　　使用requestAnimationFrame

　　任何可能导致重绘的操作都应该放入requestAnimationFrame

　　在现实项目中，代码按模块划分，很难像上例那样组织批量读写。那么这时可以把写操作放在requestAnimationFrame的callback中，统一让写操作在下一次paint之前执行。

// Read
var h1 = element1.clientHeight;

// Write
requestAnimationFrame(function() {  
  element1.style.height = (h1 * 2) + 'px';
});

// Read
var h2 = element2.clientHeight;

// Write
requestAnimationFrame(function() {  
  element2.style.height = (h2 * 2) + 'px';
});

　　可以很清楚的观察到Animation Frame触发的时机，MDN上说是在paint之前触发，不过我估计是在js脚本交出控制权给浏览器进行DOM的invalidated check之前执行。

　其他注意点

　　除了由于触发了layout而导致性能问题外，这边再列出一些其他细节：

　　缓存选择器的结果，减少DOM查询。这里要特别体下HTMLCollection。HTMLCollection是通过document.getElementByTagName得到的对象类型，和数组类型很类似但是每次获取这个对象的一个属性，都相当于进行一次DOM查询：

var ps = document.getElementsByTagName("p");  
for (var i = 0; i < ps.length; i++){  //infinite loop  
  document.body.appendChild(document.createElement("p"));
}

　　比如上面的这段代码会导致无限循环，所以处理HTMLCollection对象的时候要最些缓存。

　　另外减少DOM元素的嵌套深度并优化css，去除无用的样式对减少layout的计算量有一定帮助。

　　在DOM查询时，querySelector和querySelectorAll应该是最后的选择，它们功能最强大，但执行效率很差，如果可以的话，尽量用其他方法替代。

　　下面两个jsperf的链接，可以对比下性能。

　　http://www.php.cn/
　　http://www.php.cn/

　自己对View层的想法

　　上面的内容理论方面的东西偏多，从实践的角度来看，上面讨论的内容，正好是View层需要处理的事情。已经有一个库FastDOM来做这个事情，不过它的代码是这样的：

fastdom.read(function() {  
  console.log('read');
});

fastdom.write(function() {  
  console.log('write');
});

　　问题很明显，会导致callback hell，并且也可以预见到像FastDOM这样的imperative的代码缺乏扩展性，关键在于用了requestAnimationFrame后就变成了异步编程的问题了。要让读写状态同步，那必然需要在DOM的基础上写个Wrapper来内部控制异步读写，不过都到了这份上，感觉可以考虑直接上React了......

　　总之，尽量注意避免上面说到的问题，但如果用库，比如jQuery的话，layout的问题出在库本身的抽象上。像React引入自己的组件模型，用过virtual DOM来减少DOM操作，并可以在每次state改变时仅有一次layout，我不知道内部有没有用requestAnimationFrame之类的，感觉要做好一个View层就挺有难度的，之后准备学学React的代码。希望自己一两年后会过来再看这个问题的时候，可以有些新的见解。

　

 以上就是为什么说DOM操作很慢的内容，更多相关内容请关注PHP中文网（www.php.cn）！