有關(guān)網(wǎng)頁(yè)渲染 每個(gè)前端開發(fā)者都該知道的那點(diǎn)事
2019-03-26 來(lái)源：segmentfault
關(guān)于網(wǎng)頁(yè)渲染的文章很多，但是相關(guān)信息比較分散，且論述并不是很完整。如果要想對(duì)這個(gè)主題有個(gè)大致的了解，我們還得學(xué)習(xí)很多知識(shí)。因此，Web 開發(fā)者 Alexander Skutin 決定寫一篇文章。他相信，這篇文章不僅能幫助初學(xué)者，也能對(duì)那些想要刷新知識(shí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)前端開發(fā)者有所裨益。
譯文如下
網(wǎng)頁(yè)渲染必須在很早的階段進(jìn)行，可以早到頁(yè)面布局剛剛定型。因?yàn)闃邮胶湍_本都會(huì)對(duì)網(wǎng)頁(yè)渲染產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。所以專業(yè)開發(fā)者必須了解一些技巧，從而避免在實(shí)踐的過(guò)程中遇到性能問(wèn)題。
這篇文章不會(huì)研究瀏覽器內(nèi)部的詳細(xì)機(jī)制，而是提出一些通用的規(guī)則。畢竟，不同瀏覽器引擎的工作機(jī)制各不相同，這無(wú)疑會(huì)讓開發(fā)者對(duì)瀏覽器特性的研究變得更加復(fù)雜。
瀏覽器是如何完成網(wǎng)頁(yè)渲染？
首先，我們回顧一下網(wǎng)頁(yè)渲染時(shí)，瀏覽器的動(dòng)作：
- 根據(jù)來(lái)自服務(wù)器端的 HTML 代碼形成文檔對(duì)象模型（DOM）
- 加載并解析樣式，形成 CSS 對(duì)象模型。
- 在文檔對(duì)象模型和 CSS 對(duì)象模型之上，創(chuàng)建一棵由一組待生成渲染的對(duì)象組成的渲染樹（在 Webkit 中這些對(duì)象被稱為渲染器或渲染對(duì)象，而在 Gecko 中稱之為“frame”。）渲染樹反映了文檔對(duì)象模型的結(jié)構(gòu)，但是不包含諸如 <head> 標(biāo)簽或含有display:none屬性的不可見元素。在渲染樹中，每一段文本字符串都表現(xiàn)為獨(dú)立的渲染器。每一個(gè)渲染對(duì)象都包含與之對(duì)應(yīng)的 DOM 對(duì)象，或者文本塊，還加上計(jì)算過(guò)的樣式。換言之，渲染樹是一個(gè)文檔對(duì)象模型的直觀展示。
- 對(duì)渲染樹上的每個(gè)元素，計(jì)算它的坐標(biāo)，稱之為布局。瀏覽器采用一種流方法，布局一個(gè)元素只需通過(guò)一次，但是表格元素需要通過(guò)多次。
- 最后，渲染樹上的元素最終展示在瀏覽器里，這一過(guò)程稱為“painting”。
當(dāng)用戶與網(wǎng)頁(yè)交互，或者腳本程序改動(dòng)修改網(wǎng)頁(yè)時(shí)，前文提到的一些操作將會(huì)重復(fù)執(zhí)行，因?yàn)榫W(wǎng)頁(yè)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了改變。
重繪
當(dāng)改變那些不會(huì)影響元素在網(wǎng)頁(yè)中的位置的元素樣式時(shí)，譬如 background-color (背景色)， border-color (邊框色)， visibility (可見性)，瀏覽器只會(huì)用新的樣式將元素重繪一次(這就是重繪，或者說(shuō)重新構(gòu)造樣式)。
重排
當(dāng)改變影響到文本內(nèi)容或結(jié)構(gòu)，或者元素位置時(shí)，重排或者說(shuō)重新布局就會(huì)發(fā)生。這些改變通常由以下事件觸發(fā)：
- DOM 操作（元素添加，刪除，修改，或者元素順序的改變）;
- 內(nèi)容變化，包括表單域內(nèi)的文本改變;
- CSS 屬性的計(jì)算或改變;
- 添加或刪除樣式表;
- 更改“類”的屬性;
- 瀏覽器窗口的操作（縮放，滾動(dòng)）;
- 偽類激活（：懸停）。
瀏覽器如何優(yōu)化渲染？
瀏覽器盡可能將重繪/重構(gòu) 限制在被改變?cè)氐膮^(qū)域內(nèi)。比如，對(duì)于位置固定或絕對(duì)的元素，其大小改變只影響元素本身及其子元素，然而，靜態(tài)定位元素的大小改變會(huì)觸發(fā)后續(xù)所有元素的重流。
另一種優(yōu)化技巧是，在運(yùn)行幾段 JavaScript 代碼時(shí)，瀏覽器會(huì)緩存這些改變，在代碼運(yùn)行完畢后再將這些改變經(jīng)一次通過(guò)加以應(yīng)用。舉個(gè)例子，下面這段代碼只會(huì)觸發(fā)一個(gè)重構(gòu)和重繪：
- var $body = $('body');
- $body.css('padding', '1px'); // reflow, repaint
- $body.css('color', 'red'); // repaint
- $body.css('margin', '2px'); // reflow, repaint
- // only 1 reflow and repaint will actually happen
然而，如前所述，改變?cè)氐膶傩詴?huì)觸發(fā)強(qiáng)制性的重排。如果我們?cè)谏厦娴拇a塊中加入一行代碼，用來(lái)訪問(wèn)元素的屬性，就會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。
- var $body = $('body');
- $body.css('padding', '1px');
- $body.css('padding'); // reading a property, a forced reflow
- $body.css('color', 'red');
- $body.css('margin', '2px');
其結(jié)果就是，重排發(fā)生了兩次。因此，你應(yīng)該把訪問(wèn)元素屬性的操作都組織在一起，從而優(yōu)化網(wǎng)頁(yè)性能。（你可以在JSBin查到更為詳細(xì)的例子）
有時(shí)，你必須觸發(fā)一個(gè)強(qiáng)制性重排。比如，我們必須將同樣的屬性(比如左邊距)兩次賦值給同一個(gè)元素。起初，它應(yīng)該設(shè)置為 100px，且不帶動(dòng)效。接著，它必須通過(guò)過(guò)渡 (transition) 動(dòng)效改變?yōu)?50px。
首先，我們創(chuàng)建一個(gè)帶過(guò)渡效果的 CSS 類：
- .has-transition {
- -webkit-transition: margin-left 1s ease-out;
- -moz-transition: margin-left 1s ease-out;
- -o-transition: margin-left 1s ease-out;
- transition: margin-left 1s ease-out;
- }
然后繼續(xù)執(zhí)行：
- // our element that has a "has-transition" class by default
- var $targetElem = $('#targetElemId');
- // remove the transition class
- $targetElem.removeClass('has-transition');
- // change the property expecting the transition to be off, as the class is not there
- // anymore
- $targetElem.css('margin-left', 100);
- // put the transition class back
- $targetElem.addClass('has-transition');
- // change the property
- $targetElem.css('margin-left', 50);
然而，這個(gè)執(zhí)行無(wú)法奏效。所有改變都被緩存，只在代碼塊末尾加以執(zhí)行。我們需要的是強(qiáng)制性的重排，我們可以通過(guò)以下更改加以實(shí)現(xiàn)：
- // remove the transition class
- $(this).removeClass('has-transition');
- // change the property
- $(this).css('margin-left', 100);
- // trigger a forced reflow, so that changes in a class/property get applied immediately
- $(this)[0].offsetHeight; // an example, other properties would work, too
- // put the transition class back
- $(this).addClass('has-transition');
- // change the property
- $(this).css('margin-left', 50);
現(xiàn)在代碼如預(yù)期那樣執(zhí)行了。
有關(guān)性能優(yōu)化的實(shí)際建議
總結(jié)現(xiàn)有的資料，我提出以下建議：
- 創(chuàng)建有效的 HTML 和 CSS 文件，不要忘記指明文檔的編碼方式。樣式應(yīng)該包含在<head>標(biāo)簽內(nèi)，腳本代碼則應(yīng)該加在 <body> 標(biāo)簽?zāi)┒恕?/li>
- 盡量簡(jiǎn)化和優(yōu)化 CSS 選擇器（這種優(yōu)化方式幾乎被使用 CSS 預(yù)處理器的開發(fā)者統(tǒng)一忽視了）將嵌套程度保持在最低水平。以下是 CSS 選擇器的性能排名（從最快者開始）
- 識(shí)別器:#id
- 類:.class
- 標(biāo)簽：div
- 相鄰兄弟選擇器：a + i
- 父類選擇器：ul> li
- 通用選擇器：*
- 屬性選擇：input[type="text"]
- 偽類和偽元素：a:hover
你應(yīng)該記住，瀏覽器在處理選擇器時(shí)依照從右到左的原則，因此最右端的選擇器應(yīng)該是最快的：#id 或則 .class：
- div * {...} // bad
- .list li {...} // bad
- .list-item {...} // good
- #list .list-item {...} // good
1、在你的腳本代碼中，盡可能減少 DOM 操作。緩存所有東西，包括元素屬性以及對(duì)象（如果它們被重用的話）。當(dāng)進(jìn)行復(fù)雜的操作時(shí)，使用“孤立”元素會(huì)更好，之后可以將其加到 DOM 中（所謂“孤立”元素是與 DOM 脫離，僅保存在內(nèi)存中的元素）。
2、如果你使用 jQuery 來(lái)選擇元素，請(qǐng)遵從 jQuery 選擇器最佳實(shí)踐方案。
3、為了改變?cè)氐臉邮�，修�?ldquo;類”的屬性是奏效的方法之一。執(zhí)行這一改變時(shí)，處在 DOM 渲染樹的位置越深越好（這還有助于將邏輯與表象脫離）。
4、盡量只給位置絕對(duì)或者固定的元素添加動(dòng)畫效果。
5、在使用滾動(dòng)時(shí)禁用復(fù)雜的懸停動(dòng)效（比如，在<body>中添加一個(gè)額外的不懸停類）。
延伸閱讀：
- Web前端性能優(yōu)化教程01：減少Http請(qǐng)求
- Web前端性能優(yōu)化教程02：使用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)
- Web前端性能優(yōu)化教程03：添加Expires頭
- Web前端性能優(yōu)化教程04：壓縮組件
- Web前端性能優(yōu)化教程05：網(wǎng)站樣式和腳本
- Web前端性能優(yōu)化教程06：減少DNS查找、避免重定向
- Web前端性能優(yōu)化教程07：精簡(jiǎn)JS 移除重復(fù)腳本
- Web前端性能優(yōu)化教程08：配置ETag
- Web前端性能優(yōu)化教程09：圖像和Cookie優(yōu)化
- 從四分鐘到兩秒：我的客戶端性能優(yōu)化實(shí)踐
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