精读《web reflow》

网页重排(回流)是阻碍流畅性的重要原因之一,结合 What forces layout / reflow 这篇文章与引用,整理一下回流的起因与优化思考。

借用这张经典图:

网页渲染会经历 DOM -> CSSOM -> Layout(重排 or reflow) -> Paint(重绘) -> Composite(合成),其中 Composite 在 精读《深入了解现代浏览器四》 详细介绍过,是在 GPU 进行光栅化。

那么排除 JS、DOM、CSSOM、Composite 可能导致的性能问题外,剩下的就是我们这次关注的重点,reflow 了。从顺序上可以看出来,重排后一定重绘,而重绘不一定触发重排。

概述

什么时候会触发 Layout(reflow) 呢?一般来说,当元素位置发生变化时就会。但也不尽然,因为浏览器会自动合并更改,在达到某个数量或时间后,会合并为一次 reflow,而 reflow 是渲染页面的重要一步,打开浏览器就一定会至少 reflow 一次,所以我们不可能避免 reflow。

那为什么要注意 reflow 导致的性能问题呢?这是因为某些代码可能导致浏览器优化失效,即明明能合并 reflow 时没有合并,这一般出现在我们用 js API 访问某个元素尺寸时,为了保证拿到的是精确值,不得不提前触发一次 reflow,即便写在 for 循环里。

当然也不是每次访问元素位置都会触发 reflow,在浏览器触发 reflow 后,所有已有元素位置都会记录快照,只要不再触发位置等变化,第二次开始访问位置就不会触发 reflow,关于这一点会在后面详细展开。现在要解释的是,这个 ”触发位置等变化“,到底有哪些?

根据 What forces layout / reflow 文档的总结,一共有这么几类:

获得盒子模型信息

  • elem.offsetLeft, elem.offsetTop, elem.offsetWidth, elem.offsetHeight, elem.offsetParent
  • elem.clientLeft, elem.clientTop, elem.clientWidth, elem.clientHeight
  • elem.getClientRects(), elem.getBoundingClientRect()

获取元素位置、宽高的一些手段都会导致 reflow,不存在绕过一说,因为只要获取这些信息,都必须 reflow 才能给出准确的值。

滚动

  • elem.scrollBy(), elem.scrollTo()
  • elem.scrollIntoView(), elem.scrollIntoViewIfNeeded()
  • elem.scrollWidth, elem.scrollHeight
  • elem.scrollLeft, elem.scrollTop 访问及赋值

scrollLeft 赋值等价于触发 scrollTo,所有导致滚动产生的行为都会触发 reflow,笔者查了一些资料,目前主要推测是滚动条出现会导致可视区域变窄,所以需要 reflow。

focus()

可以根据源码看一下注释,主要是这一段:

// Ensure we have clean style (including forced display locks).
GetDocument().UpdateStyleAndLayoutTreeForNode(this)

即在聚焦元素时,虽然没有拿元素位置信息的诉求,但指不定要被聚焦的元素被隐藏或者移除了,此时必须调用 UpdateStyleAndLayoutTreeForNode 重排重绘函数,确保元素状态更新后才能继续操作。

还有一些其他 element API:

  • elem.computedRole, elem.computedName
  • elem.innerText (源码)

innerText 也需要重排后才能拿到正确内容。

获取 window 信息

  • window.scrollX, window.scrollY
  • window.innerHeight, window.innerWidth
  • window.visualViewport.height / width / offsetTop / offsetLeft (源码)

和元素级别一样,为了拿到正确宽高和位置信息,必须重排。

document 相关

  • document.scrollingElement 仅重绘
  • document.elementFromPoint

elementFromPoint 因为要拿到精确位置的元素,必须重排。

Form 相关

  • inputElem.focus()
  • inputElem.select(), textareaElem.select()

focusselect 触发重排的原因和 elem.focus 类似。

鼠标事件相关

  • mouseEvt.layerX, mouseEvt.layerY, mouseEvt.offsetX, mouseEvt.offsetY (源码)

鼠标相关位置计算,必须依赖一个正确的排布,所以必须触发 reflow。

getComputedStyle

getComputedStyle 通常会导致重排和重绘,是否触发重排取决于是否访问了位置相关的 key 等因素。

Range 相关

  • range.getClientRects(), range.getBoundingClientRect()

获取选中区域的大小,必须 reflow 才能保障精确性。

SVG

大量 SVG 方法会引发重排,就不一一枚举了,总之使用 SVG 操作时也要像操作 dom 一样谨慎。

contenteditable

被设置为 contenteditable 的元素内,包括将图像复制到剪贴板在内,大量操作都会导致重排。(源码)

精读

What forces layout / reflow 下面引用了几篇关于 reflow 的相关文章,笔者挑几个重要的总结一下。

repaint-reflow-restyle

repaint-reflow-restyle 提到现代浏览器会将多次 dom 操作合并,但像 IE 等其他内核浏览器就不保证有这样的实现了,因此给出了一个安全写法:

// bad
var left = 10,
    top = 10;
el.style.left = left + "px";
el.style.top  = top  + "px";
 
// better 
el.className += " theclassname";
 
// or when top and left are calculated dynamically...
 
// better
el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";

比如用一次 className 的修改,或一次 cssText 的修改保证浏览器一定触发一次重排。但这样可维护性会降低很多,不太推荐。

avoid large complex layouts

avoid large complex layouts 重点强调了读写分离,首先看下面的 bad case:

function resizeAllParagraphsToMatchBlockWidth() {
  // Puts the browser into a read-write-read-write cycle.
  for (var i = 0; i < paragraphs.length; i++) {
    paragraphs[i].style.width = box.offsetWidth + 'px';
  }
}

在 for 循环中不断访问元素宽度,并修改其宽度,会导致浏览器执行 N 次 reflow。

虽然当 JavaScript 运行时,前一帧中的所有旧布局值都是已知的,但当你对布局做了修改后,前一帧所有布局值缓存都会作废,因此当下次获取值时,不得不重新触发一次 reflow。

而读写分离的话,就代表了集中读,虽然读的次数还是那么多,但从第二次开始就可以从布局缓存中拿数据,不用触发 reflow 了。

另外还提到 flex 布局比传统 float 重排速度快很多(3ms vs 16ms),所以能用 flex 做的布局就尽量不要用 float 做。

really fixing layout thrashing

really fixing layout thrashing 提到了用 fastdom 实践读写分离:

ids.forEach(id => {
  fastdom.measure(() => {
    const top = elements[id].offsetTop
    fastdom.mutate(() => {
      elements[id].setLeft(top)
    })
  })
})

fastdom 是一个可以在不分离代码的情况下,分离读写执行的库,尤其适合用在 reflow 性能优化场景。每一个 measuremutate 都会推入执行队列,并在 window.requestAnimationFrame 时机执行。

总结

回流无法避免,但需要控制在正常频率范围内。

我们需要学习访问哪些属性或方法会导致回流,能不使用就不要用,尽量做到读写分离。在定义要频繁触发回流的元素时,尽量使其脱离文档流,减少回流产生的影响。

讨论地址是:精读《web reflow》· Issue #420 · dt-fe/weekly

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