浏览器回流与重绘

1. 浏览器的渲染过程

从上面这个图上，我们可以看到，浏览器渲染过程如下：

• 解析HTML，生成DOM树，解析CSS，生成CSSOM树
• 将DOM树和CSSOM树结合，生成渲染树(Render Tree)
• Layout(回流):根据生成的渲染树，进行回流(Layout)，得到节点的几何信息（位置，大小）
• Painting(重绘):根据渲染树以及回流得到的几何信息，得到节点的绝对像素
• Display:将像素发送给GPU，展示在页面上。

1.1 生成渲染树

为了构建渲染树，浏览器主要完成了以下工作：

• 从DOM树的根节点开始遍历每个可见节点。
• 对于每个可见的节点，找到CSSOM树中对应的规则，并应用它们。
• 根据每个可见节点以及其对应的样式，组合生成渲染树。

不可见的节点包括：

• 一些不会渲染输出的节点，比如script、meta、link等。
• 一些通过css进行隐藏的节点。比如display:none。

注意:

• 利用visibility和opacity隐藏的节点，还是会显示在渲染树上的。只有display:none的节点才不会显示在渲染树上。
• 渲染树只包含可见的节点

1.2 回流

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。这个过程就称为回流（reflow），也就是重新布局（relayout）。

1.3 重绘

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，比如 background-color 。则就叫称为重绘。

2. 何时发生回流重绘

回流阶段需要计算节点的位置和几何信息，当页面布局和几何信息发生变化的时候，就需要回流。

• 添加或删除可见的DOM元素
• 元素的位置发生变化
• 元素的尺寸发生变化（包括外边距、内边框、边框大小、高度和宽度等）
• 内容发生变化，比如文本变化或图片被另一个不同尺寸的图片所替代。
• 页面一开始渲染的时候（这肯定避免不了）
• 浏览器的窗口尺寸变化（因为回流是根据视口的大小来计算元素的位置和大小的）

回流必定会发生重绘，重绘不一定会引发回流。重绘和回流会在我们设置节点样式时频繁出现，同时也会很大程度上影响性能。回流所需的成本比重绘高的多，改变父节点里的子节点很可能会导致父节点的一系列回流。根据改变的范围和程度，渲染树中或多或少的部分节点需要重新计算，有些改变还会触发整个页面的重排。

3. 浏览器的优化机制

由于每次重排都会造成额外的计算消耗，因此大多数浏览器都会通过队列化修改并批量执行来优化重排过程。浏览器会将修改操作放入到队列里，直到过了一段时间或者操作达到了一个阈值，才清空队列。但是！当你获取布局信息的操作的时候，会强制队列刷新，比如当你访问以下属性或者使用以下方法：

• offsetTop、offsetLeft、offsetWidth、offsetHeight
• scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、scrollHeight
• clientTop、clientLeft、clientWidth、clientHeight
• getComputedStyle()
• getBoundingClientRect

以上属性和方法都需要返回最新的布局信息，因此浏览器不得不清空队列，触发回流重绘来返回正确的值。因此，我们在修改样式的时候，最好避免使用上面列出的属性，他们都会刷新渲染队列。

4. 减少回流和重绘

4.1 最小化重绘和重排

避免频繁操作样式，合并多次对DOM和样式的修改。

• 一次性重写style属性
• 使用cssText取代多次修改样式
• 将样式定义为class，一次性修改class属性

4.2 脱离文档流批量修改DOM

当我们需要对DOM对一系列修改的时候，可以通过以下步骤减少回流重绘次数：

• 使元素脱离文档流
• 对其进行多次修改
• 将元素带回到文档中。

该过程的第一步和第三步可能会引起回流，但是经过第一步之后，对DOM的所有修改都不会引起回流，因为它已经不在渲染树了。

有三种方式可以让DOM脱离文档流：

• 隐藏元素，应用修改，重新显示，这会在展示和隐藏节点的时候，产生两次重绘。
• 使用文档片段(document fragment)在当前DOM之外构建一个子树，应用修改，再把它拷贝回文档。
• 将原始元素拷贝到一个脱离文档的节点中，修改节点后，再替换原始的元素。

4.3 避免频繁读取会引发回流/重绘的属性

当我们访问元素的一些属性的时候，会导致浏览器强制清空队列，进行强制同步布局。需要多次使用的属性，使用变量缓存起来，避免直接读取。

4.4 对于复杂动画元素使用绝对定位让其脱离文档流

对于复杂动画效果，由于会经常的引起回流重绘，因此，我们可以使用绝对定位，让它脱离文档流。否则会引起父元素以及后续元素频繁的回流。

4.5 CSS3硬件加速（GPU加速）

使用css3硬件加速，可以让transform、opacity、filters这些动画不会引起回流重绘 。但是对于动画的其它属性，比如background-color这些，还是会引起回流重绘的，不过它还是可以提升这些动画的性能。

常见的触发硬件加速的css属性：

• transform
• opacity
• filter
• Will-change

css3硬件加速的缺点

• 如果你为太多元素使用css3硬件加速，会导致内存占用较大，会有性能问题。
• 在GPU渲染字体会导致抗锯齿无效。这是因为GPU和CPU的算法不同。因此如果你不在动画结束的时候关闭硬件加速，会产生字体模糊。

4.6 其他细节

• 使用CSS动画取代直接修改元素的位置或大小等。
• 使用 visibility 替换 display: none ，因为前者只会引起重绘，后者会引发回流（改变了布局）
• 避免在循环中批量修改元素样式。
• 避免使用table布局，可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局。
• JS动画中使用requestAnimationFrame取代setTimeout和setInterval。
• CSS 选择符从右往左匹配查找，避免节点层级过多
• 将频繁重绘或者回流的节点设置为图层，图层能够阻止该节点的渲染行为影响别的节点。比如 video、canvas 标签，浏览器会自动将该节点变为图层
• 尽可能在DOM树的最末端改变class。
• 避免设置多层内联样式。
• 将动画效果应用到position属性为absolute或fixed的元素上。
• 避免使用CSS表达式（例如：calc()）。

requestAnimationFrame 比起 setTimeout、setInterval的优势主要有两点：

• requestAnimationFrame 会把每一帧中的所有DOM操作集中起来，在一次重绘或回流中就完成，并且重绘或回流的时间间隔紧紧跟随浏览器的刷新频率，一般来说，这个频率为每秒60帧。
• 在隐藏或不可见的元素中，requestAnimationFrame将不会进行重绘或回流，这当然就意味着更少的的cpu，gpu和内存使用量。

停止requestAnimationFrame

是否有类似clearTimeout和clearInterval这样的类似方法？有。cancelAnimationFrame()接收一个参数 requestAnimationFrame默认返回一个id，cancelAnimationFrame只需要传入这个id就可以停止了。