网页性能

参考原文

网页生成的过程

[站外图片上传中...(image-39a3d0-1533610972996)]
网页生成的过程，大致可以分5步：

HTML代码转化成DOM
CSS代码转化成CSSOM（CSS Object Model）
结合DOM和CSSOM，生成一棵渲染树（包含每个节点的视觉信息）
生成布局（layout），即将所有渲染树的所有节点进行平面合成
将布局绘制（paint）在屏幕上
这五步里面，从第一步到第三步都非常快，耗时的是第四步和第五步。
“生成布局”(flow)和“绘制”(paint)这两步，合称为“渲染”(render)。

重排和重绘

网页生成的时候，至少会渲染一次。用户访问的过程中，还会不断重新渲染。
以下三种情况，会导致网页重新渲染。

修改DOM
修改样式表
用户事件（比如鼠标悬停、页面滚动、输入框键入文字、改变窗口大小等等）
重新渲染，就需要重新生成布局和重新绘制。前者叫做“重排”(reflow)，后者叫做“重绘”(repaint)。
需要注意的是，"重绘"不一定需要"重排"，比如改变某个网页元素的颜色，就只会触发"重绘"，不会触发"重排"，因为布局没有改变。但是，"重排"必然导致"重绘"，比如改变一个网页元素的位置，就会同时触发"重排"和"重绘"，因为布局改变了。

对于性能的影响

重排和重绘会不断触发，这是不可避免的。但是，它们非常消耗资源，是导致网页性能低下的根本原因。
提高网页性能就是要降低“重排”和“重绘”的频率和成本，尽量少触发重新渲染。
前面提到，DOM变动和样式变动，都会触发重新渲染。但是浏览器已经很智能了，会尽量把所有的变动集中在一起，排成一个队列，然后一次性执行，尽量避免多次重新渲染。

div.style.color = 'blue';
div.style.marginTop = '30px';

上面代码中，div元素有两个样式变动，但是浏览器只会触发一次重排和重绘。
如果写得不好，就会触发两次重排和重绘。

div.style.color = 'blue';
var margin = parseInt(div.style.marginTop);
div.style.marginTop = (margin + 10) + 'px';

上面代码对div元素设置背景色后，第二行要求浏览器给出该元素的位置，所以浏览器不得不立即重排。
一般来说，样式的写操作之后，如果有下面这些属性的读操作，都会引发浏览器立即重新渲染。

offsetTop/offsetLeft/offsetWidth/offsetHeight
scrollTop/scrollLeft/scrollWidth/scrollHeight
clientTop/clientLeft/clientWidth/clientHeight
getComputedStyle()
所以，从性能角度考虑，尽量不要把读操作和写操作，放在一个语句里面。

// bad
div.style.left = div.offsetLeft + 10 + "px";
div.style.top = div.offsetTop + 10 + "px";

// good
var left = div.offsetLeft;
var top  = div.offsetTop;
div.style.left = left + 10 + "px";
div.style.top = top + 10 + "px";

一般规则是：

样式表越简单，重排和重绘就越快。
重排和重绘的dom元素层级越高，成本就越高。
table元素的重排和重绘成本，要高于div元素。

提高性能的九个技巧

有一些技巧，可以降低浏览器重新渲染的频率和成本。
1⃣️DOM的多个读操作（或多个写操作），应该放在一起。不要两个读操作之间加一个写操作。
2⃣️如果某个样式是通过重排获得的，那么最好缓存结果。避免下一次用到的时候浏览器又要重排。
3⃣️不要一条条地改变样式，而是要通过改变class，或者csstext属性，一次性地改变样式。

// bad
var left = 10;
var top = 10;
el.style.left = left + "px";
el.style.top  = top  + "px";

// good 
el.className += " theclassname";

// good
el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";

4⃣️尽量使用离线DOM，而不是真实的网面DOM，来改变元素样式。比如，操作document fragment对象，完成后再把这个对象加入DOM。再比如，使用cloneNode()方法，在克隆的节点上进行操作，然后再用克隆的节点替换原始节点。
5⃣️先将元素设为display:none;（需要一次重排一次重绘）然后对这个节点进行100次操作，最后再恢复显示（需要一次重排和一次重绘），这样一来，你只需要两次重新渲染，取代了高达100次的重新渲染。
6⃣️position属性为absolute或fixed的元素，重排的开销会比较小，因为不需要考虑它对其他元素的影响。
7⃣️只有必要的时候，才将元素的display设置为可见，因为不可见的元素不影响重排和重绘；另外，visibility:hidden的元素只对重绘有影响，不影响重排。
8⃣️使用虚拟dom的脚本库，比如react等。
9⃣️使用 window.requestAnimationFrame()、window.requestIdleCallback() 这两个方法调节重新渲染。

刷新率

很多时候，密集的重新渲染是无法避免的，比如scroll事件的回调函数和网页动画。网页动画的每一帧都是一次重新渲染。每秒低于24帧的动画，人眼就能感受到停顿。一般的网页动画，需要达到每秒30帧到60帧的频率。如果能达到每秒70帧或80帧，就会及其流畅。

大多数显示器的刷新频率是60Hz，为了与系统一致，以及节省电力，浏览器会自动按照这个频率，刷新动画（如果可以做到的话）。

所以，如果网页动画能够做到每秒60帧，就会跟显示器同步刷新，达到最佳的视觉效果。这意味着，一秒之内进行60次重新渲染，每次重新渲染的时间不能超过16.66毫秒。

一秒之间能够完成多少次重新渲染，这个指标就被称为"刷新率"，英文为FPS（frame per second）。60次重新渲染，就是60FPS。

如果想达到60帧的刷新率，就意味着JavaScript线程每个任务的耗时，必须少于16毫秒。一个解决办法是使用Web Worker，主线程只用于UI渲染，然后跟UI渲染不相干的任务，都放在Worker线程。

window.requestAnimationFrame()

有一些JavaScript方法可以调节重新渲染，大幅提高网页性能。
其中最重要的，就是 window.requestAnimationFrame() 方法。它可以将某些代码放到下一次重新渲染时执行。

function doubleHeight(element) {
  var currentHeight = element.clientHeight;
  element.style.height = (currentHeight * 2) + 'px';
}
elements.forEach(doubleHeight);

上面的代码使用循环操作，将每个元素的高度都增加一倍。可是，每次循环都是读操作后面跟着一个写操作。这会在短时间内触发大量的重新渲染，显然对于网页性能很不利。

我们可以使用window.requestAnimationFrame()，让读操作和写操作分离，把所有的写操作放到下一次重新渲染。

function doubleHeight(element) {
  var currentHeight = element.clientHeight;
  window.requestAnimationFrame(function () {
    element.style.height = (currentHeight * 2) + 'px';
  });
}
elements.forEach(doubleHeight);

页面滚动事件（scroll）的监听函数，就很适合用 window.requestAnimationFrame() ，推迟到下一次重新渲染。

$(window).on('scroll', function() {
   window.requestAnimationFrame(scrollHandler);
});

当然，最适用的场合还是网页动画。下面是一个旋转动画的例子，元素每一帧旋转1度。

var rAF = window.requestAnimationFrame;

var degrees = 0;
function update() {
  div.style.transform = "rotate(" + degrees + "deg)";
  console.log('updated to degrees ' + degrees);
  degrees = degrees + 1;
  rAF(update);
}
rAF(update);