高性能JavaScript 重排与重绘

先回顾下前文《高性能JavaScript DOM编程》,主要提了两点优化,一是尽量减少DOM的访问,而把运算放在ECMAScript这一端,二是尽量缓存局部变量,比如length等等,最后介绍了两个新的API querySelector()以及querySelectorAll(),在做组合选择的时候可以大胆使用。而本文主要讲的是DOM编程可能最耗时的地方,重排和重绘。

1、什么是重排和重绘


浏览器下载完页面中的所有组件——HTML标记、JavaScript、CSS、图片之后会解析生成两个内部数据结构——DOM树渲染树

DOM树表示页面结构,渲染树表示DOM节点如何显示。DOM树中的每一个需要显示的节点在渲染树种至少存在一个对应的节点(隐藏的DOM元素disply值为none 在渲染树中没有对应的节点)。渲染树中的节点被称为“帧”或“盒”,符合CSS模型的定义,理解页面元素为一个具有填充,边距,边框和位置的盒子。一旦DOM和渲染树构建完成,浏览器就开始显示(绘制)页面元素。

当DOM的变化影响了元素的几何属性(宽或高),浏览器需要重新计算元素的几何属性,同样其他元素的几何属性和位置也会因此受到影响。浏览器会使渲染树中受到影响的部分失效,并重新构造渲染树。这个过程称为重排。完成重排后,浏览器会重新绘制受影响的部分到屏幕,该过程称为重绘。由于浏览器的流布局,对渲染树的计算通常只需要遍历一次就可以完成。但table及其内部元素除外,它可能需要多次计算才能确定好其在渲染树中节点的属性,通常要花3倍于同等元素的时间。这也是为什么我们要避免使用table做布局的一个原因。

并不是所有的DOM变化都会影响几何属性,比如改变一个元素的背景色并不会影响元素的宽和高,这种情况下只会发生重绘。

2、重排和重绘的代价究竟多大


重排和重绘的代价有多大?我们再回到前文那个过桥的例子上,细心的你可能会发现了,千倍的时间差并不是由于“过桥”一手造成的,每次“过桥”其实都伴随着重排和重绘,而耗能的绝大部分也正是在这里!

数据是不会撒谎的,看到了吧,多次访问DOM对于重排和重绘来说,耗时简直不值一提了。

3、重排何时发生


很显然,每次重排,必然会导致重绘,那么,重排会在哪些情况下发生?

  1. 添加或者删除可见的DOM元素
  2. 元素位置改变
  3. 元素尺寸改变
  4. 元素内容改变(例如:一个文本被另一个不同尺寸的图片替代)
  5. 页面渲染初始化(这个无法避免)
  6. 浏览器窗口尺寸改变

这些都是显而易见的,或许你已经有过这样的体会,不间断地改变浏览器窗口大小,导致UI反应迟钝(某些低版本IE下甚至直接挂掉),现在你可能恍然大悟,没错,正是一次次的重排重绘导致的!

4、渲染树变化的排队和刷新


思考下面代码:

乍一想,元素的样式改变了三次,每次改变都会引起重排和重绘,所以总共有三次重排重绘过程,但是浏览器并不会这么笨,它会把三次修改“保存”起来(大多数浏览器通过队列化修改并批量执行来优化重排过程),一次完成!但是,有些时候你可能会(经常是不知不觉)强制刷新队列并要求计划任务立即执行。获取布局信息的操作会导致队列刷新,比如:

  1. offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
  2. scrollTop, scrollLeft, scrollWidth, scrollHeight
  3. clientTop, clientLeft, clientWidth, clientHeight
  4. getComputedStyle() (currentStyle in IE)

将上面的代码稍加修改:

因为offsetHeight属性需要返回最新的布局信息,因此浏览器不得不执行渲染队列中的“待处理变化”并触发重排以返回正确的值(即使队列中改变的样式属性和想要获取的属性值并没有什么关系),所以上面的代码,前两次的操作会缓存在渲染队列中待处理,但是一旦offsetHeight属性被请求了,队列就会立即执行,所以总共有两次重排与重绘。所以尽量不要在布局信息改变时做查询

5、最小化重排和重绘


我们还是看上面的这段代码:

三个样式属性被改变,每一个都会影响元素的几何结构,虽然大部分现代浏览器都做了优化,只会引起一次重排,但是像上文一样,如果一个及时的属性被请求,那么就会强制刷新队列,而且这段代码四次访问DOM,一个很显然的优化策略就是把它们的操作合成一次,这样只会修改DOM一次:

6、fragment元素的应用


看如下代码,考虑一个问题:

如果代码中要添加内容为peach、watermelon两个选项,你会怎么做?

很容易想到如上代码,但是很显然,重排了两次,怎么破?前面我们说了,隐藏的元素不在渲染树中,太棒了,我们可以先把id为fruit的ul元素隐藏(display=none),然后添加li元素,最后再显示,但是实际操作中可能会出现闪动,原因这也很容易理解。这时,fragment元素就有了用武之地了。

文档片段是个轻量级的document对象,它的设计初衷就是为了完成这类任务——更新和移动节点。文档片段的一个便利的语法特性是当你附加一个片断到节点时,实际上被添加的是该片断的子节点,而不是片断本身。只触发了一次重排,而且只访问了一次实时的DOM。

7、让元素脱离动画流


用展开/折叠的方式来显示和隐藏部分页面是一种常见的交互模式。它通常包括展开区域的几何动画,并将页面其他部分推向下方。

一般来说,重排只影响渲染树中的一小部分,但也可能影响很大的部分,甚至整个渲染树。浏览器所需要重排的次数越少,应用程序的响应速度就越快。因此当页面顶部的一个动画推移页面整个余下的部分时,会导致一次代价昂贵的大规模重排,让用户感到页面一顿一顿的。渲染树中需要重新计算的节点越多,情况就会越糟。

使用以下步骤可以避免页面中的大部分重排:

  1. 使用绝对位置定位页面上的动画元素,将其脱离文档流
  2. 让元素动起来。当它扩大时,会临时覆盖部分页面。但这只是页面一个小区域的重绘过程,不会产生重排并重绘页面的大部分内容。
  3. 当动画结束时恢复定位,从而只会下移一次文档的其他元素

8、总结


重排和重绘是DOM编程中耗能的主要原因之一,平时涉及DOM编程时可以参考以下几点:

  1. 尽量不要在布局信息改变时做查询(会导致渲染队列强制刷新)
  2. 同一个DOM的多个属性改变可以写在一起(减少DOM访问,同时把强制渲染队列刷新的风险降为0)
  3. 如果要批量添加DOM,可以先让元素脱离文档流,操作完后再带入文档流,这样只会触发一次重排(fragment元素的应用)
  4. 将需要多次重排的元素,position属性设为absolute或fixed,这样此元素就脱离了文档流,它的变化不会影响到其他元素。例如有动画效果的元素就最好设置为绝对定位。
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最新评论
  • logo-zm   2015/08/13

    get

  • Nover 前端攻城狮 2015/08/13

    ele.style.cssText += ‘border-;eft: 1px;’

    ==>

    ele.style.cssText += ‘border-left: 1px;’

    L写成了分号。。。

  • 我也是蛮拼的 高级软件工程师 2015/08/20

    写的非常好,为以后页面优化,非常有建设性建议,谢谢分享

  • 羊羽集 web前端 2015/08/21

    我用Chrome 44测试了一下fragment,发现没有优化效果,代码:
    var times = 15000;
    console.time(1);
    var div = document.getElementById(‘myDiv2’);
    for(var i = 0; i < times; i++) {
    var li = document.createElement('li');
    li.innerHTML = 'item ' + i;
    div.appendChild(li);
    }
    console.timeEnd(1);

    console.time(2);
    var fragment = document.createDocumentFragment();
    for(var i = 0; i < times; i++) {
    var li = document.createElement('li');
    li.innerHTML = 'item ' + i;
    fragment.appendChild(li);
    }
    document.getElementById('myDiv1').appendChild(fragment);
    console.timeEnd(2);

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