高性能WEB開發(fā) 頁面呈現(xiàn)、重繪、回流。

更新時間：2010年05月14日 00:52:49 作者：

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?？赡懿煌臑g覽器略微會有些不同。但基本上都是類似的。

頁面呈現(xiàn)流程

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?？赡懿煌臑g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Dom樹，html中的每個tag都是Dom樹中的1個節(jié)點，根節(jié)點就是我們常用的document對象(<html> tag)。dom樹就是我們用firebug或者IE Developer Toolbar等工具看到的html結構，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和瀏覽器的樣式設置)解析成樣式結構體，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和樣式結構體結合后構建呈現(xiàn)樹(render tree),render tree有點類似于dom tree，但其實區(qū)別有很大，render tree能識別樣式，render tree中每個node都有自己的style，而且render tree不包含隱藏的節(jié)點(比如display:none的節(jié)點，還有head節(jié)點)，因為這些節(jié)點不會用于呈現(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，因為visibility:hidden 會影響布局(layout)，會占有空間。根據(jù)css2的標準，render tree中的每個節(jié)點都稱為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render tree中的一部分(或全部)因為元素的規(guī)模尺寸，布局，隱藏等改變而需要重新構建。這就稱為回流(其實我覺得叫重新布局更簡單明了些)。每個頁面至少需要一次回流，就是在頁面第一次加載的時候。

2. 當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:

復制代碼代碼如下:

 
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再一次。

說到這里大家都知道回流比重繪的代價要更高，回流的花銷跟render tree有多少節(jié)點需要重新構建有關系，假設你直接操作body，比如在body最前面插入1個元素，會導致整個render tree回流，這樣代價當然會比較高，但如果是指body后面插入1個元素，則不會影響前面元素的回流。

聰明的瀏覽器

     從上個實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1個隊列，把所有會引起回流、重繪的操作放入這個隊列，等隊列中的操作到了一定的數(shù)量或者到了一定的時間間隔，瀏覽器就會把flush隊列，進行一個批處理。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，但有時候我們寫的一些代碼可能會強制瀏覽器提前flush隊列，這樣瀏覽器的優(yōu)化可能就起不到作用了。當你請求向瀏覽器請求一些style信息的時候，就會讓瀏覽器flush隊列，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

    當你請求上面的一些屬性的時候，瀏覽器為了給你最精確的值，需要flush隊列，因為隊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1個改變元素的樣式屬性，最好直接改變className，但className是預先定義好的樣式，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等元素進行緩存操作，這個主要用于添加元素的時候，大家應該都用過，就是先把所有要添加到元素添加到1個div(這個div也是新加的)，
            最后才把這個div append到body中。
        b) 先display:none 隱藏元素，然后對該元素進行所有的操作，最后再顯示該元素。因對display:none的元素進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隊列的屬性，如果你確實要訪問，就先讀取到變量中進行緩存，以后用的時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)) {
    el.style.left = el.offsetLeft + 5 + "px";
    el.style.top  = el.offsetTop  + 5 + "px";
}

// 這樣寫好點
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)點以及影響的方式，影響越多，花費肯定就越多。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。

// 因為在它移動過程中，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,這個影響的元素與block1一樣，但是因為block2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});

實例測試

最后用2個工具對上面的理論進行一些測試，這2個工具是在我 "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)。

第一個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,其中每次改變后調用getComputedStyle,讀取屬性值(按我們上面的討論，這里會引起隊列的flush)，testAll 同樣是改變3次color，但是每次改變后并不馬上調用getComputedStyle。
我們先點擊Test One by One按鈕，然后點擊 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)行的時間都差不多,0.25ms,0.26ms，但其后的rendering時間就相差一倍多。(這里也可以看出，其實很多時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，這是第一次rendering的詳細信息，可以看到里面有2行是 Scheduleing layout task，這個就是我們前面討論過的瀏覽器優(yōu)化過的隊列，可以看出我們引發(fā)2次的flush。

再看第二次rendering的詳細信息，可以看出并沒有Scheduleing layout task,所以這次rendering的時間也比較短。

測試代碼2：這個測試跟第一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的時間相比之前的只重繪，時間翻了3倍了，可見回流的高成本性啊。
大家看到時候注意明細處相比之前的多了個 Calcalating flow layout。

最后再使用Speed Tracer測試一下，其實結果是一樣的，只是讓大家了解下2個測試工具：

測試1：

圖上第一次點擊執(zhí)行2ms(其中有50% 用于style Recalculation), 第二次1ms，而且第一次click后面也跟了2次style Recalculation,而第二次點擊卻沒有style Recalculation。
但是這次測試發(fā)現(xiàn)paint重繪的時間竟然是一樣的，都是3ms，這可能就是chrome比IE強的地方吧。

測試2：

從圖中竟然發(fā)現(xiàn)第二次的測試結果在時間上跟第一次的完全一樣，這可能是因為操作太少，而chrome又比較強大，所以沒能測試明顯結果出來，
但注意圖中多了1個紫色部分，就是layout的部分。也就是我們說的回流。
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