（转）网页性能管理详解

 

一、网页的生成过程：大致可以分成五步。

 

HTML代码转化成DOM

CSS代码转化成CSSOM（CSS Object Model）

结合DOM和CSSOM，生成一棵渲染树（包含每个节点的视觉信息）

生成布局（layout），即将所有渲染树的所有节点进行平面合成

将布局绘制（paint）在屏幕上

这五步里面，第一步到第三步都非常快，耗时的是第四步和第五步。

 

"生成布局"（flow）和"绘制"（paint）这两步，合称为"渲染"（render）。

 

二、重排和重绘

 

网页生成的时候，至少会渲染一次。用户访问的过程中，还会不断重新渲染。

以下三种情况，会导致网页重新渲染。

修改DOM

修改样式表

用户事件（比如鼠标悬停、页面滚动、输入框键入文字、改变窗口大小等等）

重新渲染，就需要重新生成布局和重新绘制。前者叫做"重排"（reflow），后者叫做"重绘"（repaint）。

需要注意的是，"重绘"不一定需要"重排"，比如改变某个网页元素的颜色，就只会触发"重绘"，不会触发"重排"，因为布局没有改变。但是，"重排"必然导致"重绘"，比如改变一个网页元素的位置，就会同时触发"重排"和"重绘"，因为布局改变了。

 

三、对于性能的影响

 

重排和重绘会不断触发，这是不可避免的。但是，它们非常耗费资源，是导致网页性能低下的根本原因。

提高网页性能，就是要降低"重排"和"重绘"的频率和成本，尽量少触发重新渲染。

前面提到，DOM变动和样式变动，都会触发重新渲染。但是，浏览器已经很智能了，会尽量把所有的变动集中在一起，排成一个队列，然后一次性执行，尽量避免多次重新渲染。

 

div.style.color = 'blue';

div.style.marginTop = '30px';

 

上面代码中，div元素有两个样式变动，但是浏览器只会触发一次重排和重绘。

如果写得不好，就会触发两次重排和重绘。

 

div.style.color = 'blue';

var margin = parseInt(div.style.marginTop);

div.style.marginTop = (margin + 10) + 'px';

 

上面代码对div元素设置背景色以后，第二行要求浏览器给出该元素的位置，所以浏览器不得不立即重排。

一般来说，样式的写操作之后，如果有下面这些属性的读操作，都会引发浏览器立即重新渲染。

 

offsetTop/offsetLeft/offsetWidth/offsetHeight

scrollTop/scrollLeft/scrollWidth/scrollHeight

clientTop/clientLeft/clientWidth/clientHeight

getComputedStyle()

 

所以，从性能角度考虑，尽量不要把读操作和写操作，放在一个语句里面。

 

// bad

div.style.left = div.offsetLeft + 10 + "px";

div.style.top = div.offsetTop + 10 + "px";

 

// good

var left = div.offsetLeft;

var top = div.offsetTop;

div.style.left = left + 10 + "px";

div.style.top = top + 10 + "px";

 

一般的规则是：

样式表越简单，重排和重绘就越快。

重排和重绘的DOM元素层级越高，成本就越高。

table元素的重排和重绘成本，要高于div元素

 

四、提高性能的九个技巧：有一些技巧，可以降低浏览器重新渲染的频率和成本。

第一条是上一节说到的，DOM 的多个读操作（或多个写操作），应该放在一起。不要两个读操作之间，加入一个写操作。

第二条，如果某个样式是通过重排得到的，那么最好缓存结果。避免下一次用到的时候，浏览器又要重排。

第三条，不要一条条地改变样式，而要通过改变class，或者csstext属性，一次性地改变样式。

 

// bad

var left = 10;

var top = 10;

el.style.left = left + "px";

el.style.top = top + "px";

 

// good 

el.className += " theclassname";

 

// good

el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";

第四条，尽量使用离线DOM，而不是真实的网面DOM，来改变元素样式。比如，操作Document Fragment对象，完成后再把这个对象加入DOM。再比如，使用 cloneNode() 方法，在克隆的节点上进行操作，然后再用克隆的节点替换原始节点。

第五条，先将元素设为display: none（需要1次重排和重绘），然后对这个节点进行100次操作，最后再恢复显示（需要1次重排和重绘）。这样一来，你就用两次重新渲染，取代了可能高达100次的重新渲染。

第六条，position属性为absolute或fixed的元素，重排的开销会比较小，因为不用考虑它对其他元素的影响。

第七条，只在必要的时候，才将元素的display属性为可见，因为不可见的元素不影响重排和重绘。另外，visibility : hidden的元素只对重绘有影响，不影响重排。

第八条，使用虚拟DOM的脚本库，比如React等。

第九条，使用 window.requestAnimationFrame()、window.requestIdleCallback() 这两个方法调节重新渲染

 

五、刷新率：

很多时候，密集的重新渲染是无法避免的，比如scroll事件的回调函数和网页动画。大多数显示器的刷新频率是60Hz，为了与系统一致，以及节省电力，浏览器会自动按照这个频率，刷新动画（如果可以做到的话）。

所以，如果网页动画能够做到每秒60帧，就会跟显示器同步刷新，达到最佳的视觉效果。这意味着，一秒之内进行60次重新渲染，每次重新渲染的时间不能超过16.66毫秒(1000/60)。

 

一秒之间能够完成多少次重新渲染，这个指标就被称为"刷新率"，英文为FPS（frame per second）。60次重新渲染，就是60FPS。

 

如果想达到60帧的刷新率，就意味着JavaScript线程每个任务的耗时，必须少于16毫秒。一个解决办法是使用Web Worker，主线程只用于UI渲染，然后跟UI渲染不相干的任务，都放在Worker线程。

 

六、window.requestAnimationFrame()

 

有一些JavaScript方法可以调节重新渲染，大幅提高网页性能。

其中最重要的，就是 window.requestAnimationFrame() 方法。它可以将某些代码放到下一次重新渲染时执行。

 

function doubleHeight(element) {

  var currentHeight = element.clientHeight;

  element.style.height = (currentHeight * 2) + 'px';

}

elements.forEach(doubleHeight);

 

上面的代码使用循环操作，将每个元素的高度都增加一倍。可是，每次循环都是，读操作后面跟着一个写操作。这会在短时间内触发大量的重新渲染，显然对于网页性能很不利。

我们可以使用window.requestAnimationFrame()，让读操作和写操作分离，把所有的写操作放到下一次重新渲染。

 

function doubleHeight(element) {

  var currentHeight = element.clientHeight;

  window.requestAnimationFrame(function () {

    element.style.height = (currentHeight * 2) + 'px';

  });

}

elements.forEach(doubleHeight);

 

页面滚动事件（scroll）的监听函数，就很适合用 window.requestAnimationFrame() ，推迟到下一次重新渲染。

 

$(window).on('scroll', function() {

   window.requestAnimationFrame(scrollHandler);

});

 

当然，最适用的场合还是网页动画。下面是一个旋转动画的例子，元素每一帧旋转1度。

 

var rAF = window.requestAnimationFrame;

var degrees = 0;

function update() {

  div.style.transform = "rotate(" + degrees + "deg)";

  console.log('updated to degrees ' + degrees);

  degrees = degrees + 1;

  rAF(update);

}

rAF(update);

 

还有一个函数window.requestIdleCallback()，也可以用来调节重新渲染。不过它是一个很新的函数，刚刚引入标准，目前只有Chrome支持

它指定只有当一帧的末尾有空闲时间，才会执行回调函数。

requestIdleCallback(fn);

上面代码中，只有当前帧的运行时间小于16.66ms时，函数fn才会执行。否则，就推迟到下一帧，如果下一帧也没有空闲时间，就推迟到下下一帧，以此类推。

它还可以接受第二个参数，表示指定的毫秒数。如果在指定 的这段时间之内，每一帧都没有空闲时间，那么函数fn将会强制执行。

requestIdleCallback(fn, 5000);

上面的代码表示，函数fn最迟会在5000毫秒之后执行

 

本文转摘自：阮一峰http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/09/web-page-performance-in-depth.html