高性能WEB開發(fā)之頁面呈現(xiàn)、重繪、回流
在討論頁面重繪、回流之前。需要對頁面的呈現(xiàn)流程有些了解，頁面是怎么把html結(jié)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(xiàn)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代碼解析成1個(gè)Dom樹，html中的每個(gè)tag都是Dom樹中的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)就是我們常用的document對象( tag)。dom樹就是我們用firebug或者IE Developer Toolbar等工具看到的html結(jié)構(gòu)，里面包含了所有的html tag，包括display:none隱藏，還有用JS動態(tài)添加的元素等。
2. 瀏覽器把所有樣式(主要包括css和瀏覽器的樣式設(shè)置)解析成樣式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體結(jié)合后構(gòu)建呈現(xiàn)樹(render tree),render tree有點(diǎn)類似于dom tree，但其實(shí)區(qū)別有很大，render tree能識別樣式，render tree中每個(gè)node都有自己的style，而且render tree不包含隱藏的節(jié)點(diǎn)(比如display:none的節(jié)點(diǎn)，還有head節(jié)點(diǎn))，因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)不會用于呈現(xiàn)，而且不會影響呈現(xiàn)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?yàn)関isibility:hidden 會影響布局(layout)，會占有空間。根據(jù)css2的標(biāo)準(zhǔn)，render tree中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都稱為box(Box dimensions)，box所有屬性：width,height,margin,padding,left,top,border等。
4. 一旦render tree構(gòu)建完畢后，瀏覽器就可以根據(jù)render tree來繪制頁面了。
回流與重繪
1. 當(dāng)render tree中的一部分(或全部)因?yàn)樵氐囊?guī)模尺寸，布局，隱藏等改變而需要重新構(gòu)建。這就稱為回流(其實(shí)我覺得叫重新布局更簡單明了些)。每個(gè)頁面至少需要一次回流，就是在頁面***次加載的時(shí)候。
2. 當(dāng)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(fēng)格，而不會影響布局的，比如background-color。則就叫稱為重繪。
注：從上面可以看出，回流必將引起重繪，而重繪不一定會引起回流。
什么操作會引起重繪、回流
其實(shí)任何對render tree中元素的操作都會引起回流或者重繪，比如：
1. 添加、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，比如改變top,left(jquery的animate方法就是,改變top,left不一定會影響回流)，或者移動元素到另外1個(gè)父元素中。(重繪+回流)
4. 對style的操作(對不同的屬性操作，影響不一樣)
5. 還有一種是用戶的操作，比如改變?yōu)g覽器大小，改變?yōu)g覽器的字體大小等(回流+重繪)
讓我們看看下面的代碼是如何影響回流和重繪的:
- var s = document.body.style;
- s.padding = "2px"; // 回流+重繪
- s.border = "1px solid red"; // 再一次 回流+重繪
- s.color = "blue"; // 再一次重繪
- s.backgroundColor = "#ccc"; // 再一次 重繪
- s.fontSize = "14px"; // 再一次 回流+重繪
- // 添加node，再一次 回流+重繪
- document.body.appendChild(document.createTextNode('abc!'));
請注意我上面用了多少個(gè)再一次。
說到這里大家都知道回流比重繪的代價(jià)要更高，回流的花銷跟render tree有多少節(jié)點(diǎn)需要重新構(gòu)建有關(guān)系，假設(shè)你直接操作body，比如在body最前面插入1個(gè)元素，會導(dǎo)致整個(gè)render tree回流，這樣代價(jià)當(dāng)然會比較高，但如果是指body后面插入1個(gè)元素，則不會影響前面元素的回流。
聰明的瀏覽器
從上個(gè)實(shí)例代碼中可以看到幾行簡單的JS代碼就引起了6次左右的回流、重繪。而且我們也知道回流的花銷也不小，如果每句JS操作都去回流重繪的話，瀏覽器可能就會受不了。所以很多瀏覽器都會優(yōu)化這些操作，瀏覽器會維護(hù)1個(gè)隊(duì)列，把所有會引起回流、重繪的操作放入這個(gè)隊(duì)列，等隊(duì)列中的操作到了一定的數(shù)量或者到了一定的時(shí)間間隔，瀏覽器就會把flush隊(duì)列，進(jìn)行一個(gè)批處理。這樣就會讓多次的回流、重繪變成一次回流重繪。
雖然有了瀏覽器的優(yōu)化，但有時(shí)候我們寫的一些代碼可能會強(qiáng)制瀏覽器提前flush隊(duì)列，這樣瀏覽器的優(yōu)化可能就起不到作用了。當(dāng)你請求向?yàn)g覽器請求一些style信息的時(shí)候，就會讓瀏覽器flush隊(duì)列，比如：
1. offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
2. scrollTop/Left/Width/Height
3. clientTop/Left/Width/Height
4. width,height
5. 請求了getComputedStyle(), 或者 ie的 currentStyle
當(dāng)你請求上面的一些屬性的時(shí)候，瀏覽器為了給你最精確的值，需要flush隊(duì)列，因?yàn)殛?duì)列中可能會有影響到這些值的操作。
如何減少回流、重繪
減少回流、重繪其實(shí)就是需要減少對render tree的操作，并減少對一些style信息的請求，盡量利用好瀏覽器的優(yōu)化策略。具體方法有：
1. 不要1個(gè)1個(gè)改變元素的樣式屬性，***直接改變className，但className是預(yù)先定義好的樣式，不是動態(tài)的，如果你要動態(tài)改變一些樣式，則使用cssText來改變，見下面代碼：
- // 不好的寫法
- var left = 1;
- var top = 1;
- el.style.left = left + "px";
- el.style.top = top + "px";
- // 比較好的寫法
- el.className += " className1";
- // 比較好的寫法
- el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";
2. 讓要操作的元素進(jìn)行"離線處理"，處理完后一起更新，這里所謂的"離線處理"即讓元素不存在于render tree中，比如：
a) 使用documentFragment或div等元素進(jìn)行緩存操作，這個(gè)主要用于添加元素的時(shí)候，大家應(yīng)該都用過，就是先把所有要添加到元素添加到1個(gè)div(這個(gè)div也是新加的)，
***才把這個(gè)div append到body中。
b) 先display:none 隱藏元素，然后對該元素進(jìn)行所有的操作，***再顯示該元素。因?qū)isplay:none的元素進(jìn)行操作不會引起回流、重繪。所以只要操作只會有2次回流。
3 不要經(jīng)常訪問會引起瀏覽器flush隊(duì)列的屬性，如果你確實(shí)要訪問，就先讀取到變量中進(jìn)行緩存，以后用的時(shí)候直接讀取變量就可以了，見下面代碼：
- // 別這樣寫，大哥
- for(循環(huán)) {
- elel.style.left = el.offsetLeft + 5 + "px";
- elel.style.top = el.offsetTop + 5 + "px";
- }
- // 這樣寫好點(diǎn)
- var left = el.offsetLeft,top = el.offsetTop,s = el.style;
- for(循環(huán)) {
- left += 10;
- top += 10;
- s.left = left + "px";
- s.top = top + "px";
- }
4. 考慮你的操作會影響到render tree中的多少節(jié)點(diǎn)以及影響的方式，影響越多，花費(fèi)肯定就越多。比如現(xiàn)在很多人使用jquery的animate方法移動元素來展示一些動畫效果，想想下面2種移動的方法：
- // block1是position:absolute 定位的元素，它移動會影響到它父元素下的所有子元素。
- // 因?yàn)樵谒苿舆^程中，所有子元素需要判斷block1的z-index是否在自己的上面，
- // 如果是在自己的上面,則需要重繪,這里不會引起回流
- $("#block1").animate({left:50});
- // block2是相對定位的元素,這個(gè)影響的元素與block1一樣，但是因?yàn)閎lock2非絕對定位
- // 而且改變的是marginLeft屬性，所以這里每次改變不但會影響重繪，
- // 還會引起父元素及其下元素的回流
- $("#block2").animate({marginLeft:50});
#p#
實(shí)例測試
***用2個(gè)工具對上面的理論進(jìn)行一些測試，這2個(gè)工具是在我 "web 性能測試工具推薦" 文章中推薦過的工具，分別是：dynaTrace(測試ie),Speed Tracer(測試Chrome)。
***個(gè)測試代碼不改變元素的規(guī)則，大小，位置。只改變顏色，所以不存在回流，僅測試重繪，代碼如下：
- <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 函數(shù)改變3次color,其中每次改變后調(diào)用getComputedStyle,讀取屬性值(按我們上面的討論，這里會引起隊(duì)列的flush)，testAll同樣是改變3次color，但是每次改變后并不馬上調(diào)用getComputedStyle。
我們先點(diǎn)擊Test One by One按鈕，然后點(diǎn)擊 Test All,用dynaTrace監(jiān)控如下：
上圖可以看到我們執(zhí)行了2次button的click事件，每次click后都跟一次rendering(頁面重繪)，2次click函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間都差不多,0.25ms,0.26ms，但其后的rendering時(shí)間就相差一倍多。(這里也可以看出，其實(shí)很多時(shí)候前端的性能瓶頸并不在于JS的執(zhí)行，而是在于頁面的呈現(xiàn)，這種情況在用JS做到富客戶端中更為突出)。我們再看圖的下面部分，這是***次rendering的詳細(xì)信息，可以看到里面有2行是 Scheduleing layout task，這個(gè)就是我們前面討論過的瀏覽器優(yōu)化過的隊(duì)列，可以看出我們引發(fā)2次的flush。
再看第二次rendering的詳細(xì)信息，可以看出并沒有Scheduleing layout task,所以這次rendering的時(shí)間也比較短。
測試代碼2：這個(gè)測試跟***次測試的代碼很類似，但加上了對layout的改變，為的是測試回流。
- <!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監(jiān)控如下：
相信這圖不用多說大家都能看懂了吧，可以看出有了回流后，rendering的時(shí)間相比之前的只重繪，時(shí)間翻了3倍了，可見回流的高成本性啊。
大家看到時(shí)候注意明細(xì)處相比之前的多了個(gè) Calcalating flow layout。
***再使用Speed Tracer測試一下，其實(shí)結(jié)果是一樣的，只是讓大家了解下2個(gè)測試工具：
測試1：
圖上***次點(diǎn)擊執(zhí)行2ms(其中有50% 用于style Recalculation), 第二次1ms，而且***次click后面也跟了2次style Recalculation,而第二次點(diǎn)擊卻沒有style Recalculation。
但是這次測試發(fā)現(xiàn)paint重繪的時(shí)間竟然是一樣的，都是3ms，這可能就是chrome比IE強(qiáng)的地方吧。
測試2：
從圖中竟然發(fā)現(xiàn)第二次的測試結(jié)果在時(shí)間上跟***次的完全一樣，這可能是因?yàn)椴僮魈?，而chrome又比較強(qiáng)大，所以沒能測試明顯結(jié)果出來，
但注意圖中多了1個(gè)紫色部分，就是layout的部分。也就是我們說的回流。
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