浏览器-回流与重绘

浏览器的渲染过程

从上面这个图上，我们可以看到，浏览器渲染过程如下：

解析HTML，生成DOM树，解析CSS，生成CSSOM树
将DOM树和CSSOM树结合，生成渲染树(Render Tree)
Layout(回流):根据生成的渲染树，进行回流(Layout)，得到节点的几何信息（位置，大小）
Painting(重绘):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

生成渲染树

为了构建渲染树，浏览器主要完成了以下工作：

从DOM树的根节点开始遍历每个可见节点。
对于每个可见的节点，找到CSSOM树中对应的规则，并应用它们。
根据每个可见节点以及其对应的样式，组合生成渲染树。

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：

一些不会渲染输出的节点，比如script、meta、link等。
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。

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。

注意：渲染树只包含可见的节点

回流：
回流是布局或者几何属性需要改变就称为回流。回流是影响浏览器性能的关键因素，因为其变化涉及到部分页面（或是整个页面）的布局更新。一个元素的回流可能会导致了其所有子元素以及DOM中紧随其后的节点、祖先节点元素的随后的回流。

重绘：
重绘是由于节点的几何属性发生改变或者由于样式发生改变但不会影响布局。例如outline, visibility, color、background-color等，重绘的代价是高昂的，因为浏览器必须验证DOM树上其他节点元素的可见性。

什么时候会发生回流呢？
1、添加或删除可见的DOM元素
2、元素的位置发生变化
3、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）
4、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。
5、页面一开始渲染的时候（这肯定避免不了）
6、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）

而重绘是指在布局和几何大小都不变得情况下，比如次改一下background-color,或者改动一下字体颜色的color等。

注意：回流一定会触发重绘，而重绘不一定会回流

如何减少回流和重绘
1、CSS优化法
（1）使用 transform 替代 top
（2）使用 visibility 替换 display: none ，因为前者只会引起重绘，后者会引发回流（改变了布局
（3）避免使用table布局，可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局。
（4）尽可能在DOM树的最末端改变class，回流是不可避免的，但可以减少其影响。尽可能在DOM树的最末端改变class，可以限制了回流的范围，使其影响尽可能少的节点。
（5）避免设置多层内联样式，CSS 选择符从右往左匹配查找，避免节点层级过多。
（6）将动画效果应用到position属性为absolute或fixed的元素上，避免影响其他元素的布局，这样只是一个重绘，而不是回流，同时，控制动画速度可以选择 requestAnimationFrame，详见探讨 requestAnimationFrame。
（7）避免使用CSS表达式，可能会引发回流。
（8）将频繁重绘或者回流的节点设置为图层，图层能够阻止该节点的渲染行为影响别的节点，例如will-change、video、iframe等标签，浏览器会自动将该节点变为图层。
（9）CSS3 硬件加速（GPU加速），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。但是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。

2、JavaScript优化法
（1）避免频繁操作样式，最好一次性重写style属性，或者将样式列表定义为class并一次性更改class属性。
（2）避免频繁操作DOM，创建一个documentFragment，在它上面应用所有DOM操作，最后再把它添加到文档中。
（3）避免频繁读取会引发回流/重绘的属性，如果确实需要多次使用，就用一个变量缓存起来

浏览器的优化机制

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：

offsetTop、offsetLeft、offsetWidth、offsetHeight
scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、scrollHeight
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('test');
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('test');
el.style.cssText += 'border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px;';

修改CSS的class

const el = document.getElementById('test');
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');
        li.textContent = 'text';
        appendToElement.appendChild(li);
    }
}

const ul = document.getElementById('list');
appendDataToElement(ul, data);

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');
        li.textContent = 'text';
        appendToElement.appendChild(li);
    }
}
const ul = document.getElementById('list');
ul.style.display = 'none';
appendDataToElement(ul, data);
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('list');
const fragment = document.createDocumentFragment();
appendDataToElement(fragment, data);
ul.appendChild(fragment);

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('list');
const clone = ul.cloneNode(true);
appendDataToElement(clone, data);
ul.parentNode.replaceChild(clone, ul);

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';
    }
}
复制代码

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';
    }
}

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(虽然

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（GPU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。

posted @ 2021-04-29 13:07 WANG灬阅读(130) 评论(1) 编辑收藏举报

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