Reflow、Repain的优化

如果你的HTML变得很大很复杂,那么影响你JavaScript性能的可能并不是JavaScript代码的复杂度,而是页面的回流和重绘。

<p><strong>回流</strong>(Reflow)是指布局引擎为frame计算图形的过程。
frame是一个矩形,拥有宽高和相对父容器的偏移。frame用来显示盒模型(content model),
但一个content model可能会显示为多个frame,比如换行的文本每行都会显示为一个frame。</p>

<p><strong>重绘</strong>(Repaint)发生在元素的可见性发生变化时,比如背景色、前景色等。
因此回流必然会引起重绘。</p>

<h1 id="0">HTML 布局</h1>

<p>HTML使用流式布局模型(flow based layout),
这意味着多数情况下一次扫描就可以计算所有的图形显示。
处于流后面的元素一般不会影响前面元素的图形,
所以布局过程可以从左到右、从上到下来进行。</p>

<p>所有的HTML回流都是从根frame开始(HTML标签)的,递归地处理部分或全部子frame。
回流过程中也可能创建新的frame,比如文本发生了换行。
一个frame的回流会导致它的所有父节点以及所有后续元素的回流。</p>

<p>有些HTML回流是立即执行的(immediate to user or script)并且会影响整个frame树,
比如窗口大小变化、更改文档的默认字体;有些HTML回流则是异步的、渐进的(incremental),
比如更多的文档流从网络中到达,这些渐进的回流可以入队列进行批量处理。</p>

<h1 id="1">回流的原因</h1>

<p>浏览器在实现回流时,会递归地处理frame。 每个frame的回流都有一个原因,
这个原因会随着frame逐级向下传递(传递过程中可能会改变)。
回流的原因决定了当前frame的回流行为,有这样5种原因:</p>

<ol>
<li>初始化(Initial)。DOM载入后的第一次回流,将会遍历所有frame。</li>
<li>渐进(Incremental)。当一个frame发生渐进回流时,意味着它前面的元素都没有变,
而是它里面的元素变了。这会引起自底向上的作用。</li>
<li>改变大小(Resize)。元素的容器边界发生变化时,此时元素内部状态没变。
在计算自顶向下的布局约束的同时,可以复用内部状态。</li>
<li>样式改变(StyleChange)。整个frame树都应得到遍历。</li>
<li>Dirty。当一个容器已经缓存了多个子元素的Incremental回流时,该容器出于Dirty的状态。</li>
</ol>

<p>前面四种原因的回流都是在Presentation Shell中立即调用的,
而最后一种回流只有Incremental回流已经到达目标frame时才进行。
(因为这时自底向上的影响才被计算出来,才能决定容器的图形显示)</p>

<p>如果你是Web开发者,可能更关注的是哪些具体原因会引起浏览器的回流,下面罗列一下:</p>

<ol>
<li>调整窗口大小</li>
<li>字体大小</li>
<li>样式表变动</li>
<li>元素内容变化,尤其是输入控件</li>
<li>CSS伪类激活,在用户交互过程中发生</li>
<li>DOM操作,DOM元素增删、修改</li>
<li>CSS3 Animation或Transition</li>
<li>读取元素的某些属性(offsetWidth,offsetTop,offsetHeight,offsetLeft,getComputedStyle 等)</li>
</ol>

<blockquote>
<p>计算这些元素和布局大小时,浏览器会立即Flush渐进回流队列。</p>
</blockquote>

<p>
所以为了避免回流提高页面性能,前端开发需要注意的主要是这两点:<strong>避免大量的DOM操作和布局计算</strong>。</p>

<h1 id="2">最佳实践</h1>

<p>避免布局宽高的计算,意味着尽量使用CSS而不是JS来实现页面的布局效果。
另外一方面,布局宽高的计算结果应当尽量保存避免重复计算。</p>

<p>下面来讨论如何避免大量的DOM操作。请看示例:</p>

  var s = document.body.style; 
s.padding = "2px"; // 回流+重绘
s.border = "1px solid red"; // 再一次 回流+重绘
s.color = "blue"; // 再一次重绘
s.backgroundColor = "#ccc"; // 再一次 重绘
s.fontSize = "14px"; // 再一次 回流+重绘
// 添加node,再一次 回流+重绘
document.body.appendChild(document.createTextNode('abc!'));

可见,通过DOM API进行CSS样式操作会产生大量的回流和重绘。
这一点是可以避免的,比如:预定义CSS类,在JS中进行类的替换(DOM 属性操作)即可。
除此之外,还有很多小技巧可以减少页面回流。下面来总结一下:

  • 避免逐项更改样式。最好一次性更改style属性,或者将样式列表定义为class并一次性更改class属性。
  • 避免循环操作DOM。创建一个documentFragmentdiv,在它上面应用所有DOM操作,最后再把它添加到window.document
  • 也可以在一个display:none的元素上进行操作,最终把它显示出来。因为display:none上的DOM操作不会引发回流和重绘。
  • 避免循环读取offsetLeft等属性。在循环之前把它们存起来。
  • 绝对定位具有复杂动画的元素。绝对定位使它脱离文档刘,否则会引起父元素及后续元素大量的回流
  • 使用CSS3的transition也可以获得不错的性能。
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