前端最佳实践——DOM操作

1、浏览器渲染原理

在讲DOM操作的最佳性能实践之前，先介绍下浏览器的基本渲染原理。

分为以下四个步骤：

• 解析HTML(HTML Parser)

• 构建DOM树(DOM Tree)

• 渲染树构建(Render Tree)

• 绘制渲染树(Painting)

浏览器请求解析（Parser） HTML 文档，并将各标记逐个转化成 DOM 节点（DOM Tree）。同时也会解析外部 CSS 文件以及样式元素中的样式数据。HTML 中这些带有视觉指令的样式信息将用于创建另一个树结构：呈现树（Render Tree）。呈现树（Render Tree）包含多个带有视觉属性（如颜色和尺寸）的矩形。这些矩形的排列顺序就是它们将在屏幕上显示的顺序。呈现树（Render Tree）构建完毕之后，进入“布局”处理阶段，也就是为每个节点分配一个应出现在屏幕上的确切坐标。下一个阶段是绘制（Painting） - 浏览器会遍历呈现树（Render Tree），由用户界面后端层将每个节点绘制出来。

需要着重指出的是，这是一个渐进的过程。为达到更好的用户体验，浏览器会力求尽快将内容显示在屏幕上。它不必等到整个 HTML 文档解析完毕之后，就会开始构建呈现树和设置布局。在不断接收和处理来自网络的其余内容的同时，浏览器会将部分内容解析并显示出来。

2、Repaints and reflows

Repaint：可以理解为重绘或重画，当render tree中的一些元素需要更新属性，而这些属性只是影响元素的外观，风格，而不会影响布局的，例如改变背景颜色 。则就叫称为重绘。
Reflows：可以理解为回流、布局或者重排，当渲染树（render Tree）中的一部分(或全部)因为元素的规模尺寸，布局，隐藏等改变而需要重新构建。这就称为回流（reflow），也就是重新布局（relayout）。

回流或者重绘何时触发？

改变用于构建渲染树的任何内容都可能导致重绘或回流，例如：
1、添加，删除，更新DOM节点
2、用display: none（回流和重绘）或者visibility: hidden隐藏节点（只有重绘，因为没有几何更改）
3、添加样式表，调整样式属性
4、调整窗口大小，更改字体大小
5、页面初始化的渲染
6、移动DOM元素
。。。

我们来看几个例子：

 1  
 2 var bstyle = document.body.style; // cache
 3  
 4 bstyle.padding = "20px"; // reflow, repaint
 5  
 6 bstyle.border = "10px solid red"; // another reflow and a repaint
 7  
 8 bstyle.color = "blue"; // repaint only, no dimensions changed
 9  
10 bstyle.backgroundColor = "#fad"; // repaint
11  
12 bstyle.fontSize = "2em"; // reflow, repaint
13  
14 // new DOM element - reflow, repaint
15  
16 document.body.appendChild(document.createTextNode('dude!'));

我们可以想象一下，如果直接在渲染树（render Tree）最后面增加或者删除一个节点，这对于浏览器渲染页面来说无伤大雅，因为只需要在渲染树（render Tree）的末端重绘那一部分变动的节点。但是，如果是在页面的顶部变动一个节点，浏览器需要重新计算渲染树（render Tree），导致渲染树（render Tree）的一部分或全部发生变化。渲染树（render Tree）重新建立后，浏览器会重新绘制页面上受影响的元素。重排的代价比重绘的代价高很多，重绘会影响部分的元素，而重排则有可能影响全部的元素。

3、DOM操作最佳实践

DOM操作带来的页面 Repaints 和 Reflows 是不可避免的，但可以遵循一些最佳实践来最大限度地减少Repaints 和 Reflows。如下是一些具体的实践方法：

3.1、合并多次的DOM操作

 1  
 2 // bad
 3  
 4 var left = 10,
 5  
 6 top = 10;
 7  
 8 el.style.left = left + "px";
 9  
10 el.style.top = top + "px";
11 
14 // better
15  
16 el.className += " theclassname";
17  
18 // better
19  
20 el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";

由于与渲染树更改相关的 Repaints and Reflows 是代价非常高，因此现代浏览器针对频繁的 Repaints and Reflows 有性能的优化。 一个策略是浏览器将设置脚本所需更改的队列，并分批执行。 这样，每个需要 Reflows 的几个变化将被组合，并且将仅计算一个 Reflows 。 浏览器可以添加排队的更改，然后在一定时间过去或达到一定数量的更改后刷新队列（并不是所有的浏览器都存在这样的优化。推荐的方式是把DOM操作尽量合并）。但有时脚本可能会阻止浏览器优化 Reflows ，并使其刷新队列并执行所有批量更改。 当您请求如下样式信息时（并非包含全部），会发生这种情况。见下图：

以上所有这些基本上都是请求有关节点的样式信息，浏览器必须提供最新的值。 为了做到这一点，它需要应用所有计划的更改，刷新队列，强行回流。所以在有大批量DOM操作时，应避免获取DOM元素的布局信息，使得浏览器针对大批量DOM操作的优化不被破坏。如果需要这些布局信息，最好是在DOM操作之前就去获取。

 

 1 //bad
 2  
 3 var bstyle = document.body.style;
 4  
 5 bodystyle.color = 'red';
 6  
 7 tmp = computed.backgroundColor;
 8 
 9 bodystyle.color = 'white';
10  
11 tmp = computed.backgroundImage;
12  
13 bodystyle.color = 'green';
14  
15 tmp = computed.backgroundAttachment;
16  
17 
18 //better
19  
20 tmp = computed.backgroundColor;
21  
22 tmp = computed.backgroundImage;
23  
24 tmp = computed.backgroundAttachment;
25  
26  
27 bodystyle.color = 'yellow';
28  
29 bodystyle.color = 'pink';
30  
31 bodystyle.color = 'blue';

 

3.2、让DOM元素脱离渲染树（render Tree）后修改

（1）使用文档片段
DocumentFragments 是DOM节点。它们不是主DOM树的一部分。通常的用例是创建文档片段，将元素附加到文档片段，然后将文档片段附加到DOM树。在DOM树中，文档片段被其所有的孩子所代替。因为文档片段存在于内存中，并不在DOM树中，所以将子元素插入到文档片段时不会引起页面回流（Reflow）。当然，最后一步把文档片段附加到页面的这一步操作还是会造成回流（Reflow）。

 

1 var fragment = document.createDocumentFragment();
2  
3 // 一些基于fragment的大量DOM操作
4  
5 ...
6  
7 document.getElementById('myElement').appendChild(fragment);

 

（2）通过设置DOM元素的display样式为none来隐藏元素
原理是先隐藏元素，然后基于元素做DOM操作，经过大量的DOM操作后才把元素显示出来。

 

 

1 var myElement = document.getElementById('myElement');
2  
3 myElement.style.display = 'none';
4  
5 // 一些基于myElement的大量DOM操作
6  
7 ...
8  
9 myElement.style.display = 'block';

 

（3）克隆DOM元素到内存中
这种方式是把页面上的DOM元素克隆一份到内存中，然后再在内存中操作克隆的元素，操作完成后使用此克隆元素替换页面中原来的DOM元素。

1 var old = document.getElementById('myElement');
2 var clone = old.cloneNode(true);
3 // 一些基于clone的大量DOM操作
4 ...
5 old.parentNode.replaceChild(clone, old);

3.3、使用局部变量缓存样式信息

获取DOM的样式信息会有性能的损耗，所以如果存在循环调用，最佳的做法是尽量把这些值缓存在局部变量中。

 1  
 2 // bad
 3  
 4 function resizeAllParagraphsToMatchBlockWidth() {
 5  
 6 for (var i = 0; i < paragraphs.length; i++) {
 7  
 8 paragraphs[i].style.width = box.offsetWidth + 'px';
 9  
10 }
11  
12 }
13  
14  
15  
16 // better
17  
18 var width = box.offsetWidth;
19  
20 function resizeAllParagraphsToMatchBlockWidth() {
21  
22 for (var i = 0; i < paragraphs.length; i++) {
23  
24 paragraphs[i].style.width = width + 'px';
25  
26 }
27  
28 }

3.4、 设置具有动画效果的DOM元素为固定定位

使用绝对定位使得该元素在渲染树中成为 body 下的一个直接子节点，因此当它进行动画时，它不会影响太多其他节点。

4、dom操作性能查看

4.1.1、首先用谷歌浏览器打开如上的链接。按下F12，切换到Performance选项

4.1.2、按下ctrl + E（或者点击小圆点）开始录制，点击 body 区域，待文字变成绿色后点击“stop”停止录制

4.1.3、选中上图中蓝色（js堆）突然升高的部分，表示刚才点击body的过程，滚动鼠标放大主线程

4.1.4、点击圆点旁边的clear按钮清空，重复上述的操作，直到文字变蓝色停止：

 

4.2、频繁回流造成的影响

谷歌文档给的例子，链接地址如下：animation。

优化前的代码：

 1 var pos = m.classList.contains('down') ?
 2  
 3 m.offsetTop + distance : m.offsetTop - distance;
 4  
 5 if (pos < 0) pos = 0;
 6  
 7 if (pos > maxHeight) pos = maxHeight;
 8  
 9 m.style.top = pos + 'px';
10  
11 if (m.offsetTop === 0) {
12  
13 m.classList.remove('up');
14  
15 m.classList.add('down');
16  
17 }
18  
19 if (m.offsetTop === maxHeight) {
20  
21 m.classList.remove('down');
22  
23 m.classList.add('up');
24  
25 }

 

优化后的代码：

 1 var pos = parseInt(m.style.top.slice(0, m.style.top.indexOf('px')));
 2  
 3 m.classList.contains('down') ? pos += distance : pos -= distance;
 4  
 5 if (pos < 0) pos = 0;
 6  
 7 if (pos > maxHeight) pos = maxHeight;
 8  
 9 m.style.top = pos + 'px';
10  
11 if (pos === 0) {
12  
13 m.classList.remove('up');
14  
15 m.classList.add('down');
16  
17 }
18  
19 if (pos === maxHeight) {
20  
21 m.classList.remove('down');
22  
23 m.classList.add('up');
24  
25 }

先节流cpu，然后加多小“谷歌”图标，直到图标速度明显减慢，再点击“Optimize”优化按钮，可以明显感受出差距。