JS基础知识储备（回流与重绘及优化策略）

1、浏览器渲染过程

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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。（这一步其实还有很多内容，比如会在GPU将多个合成层合并为同一个层，并展示在页面中。而css3硬件加速的原理则是新建合成层，这里我们不展开，之后有机会会写一篇博客）

渲染过程看起来很简单，让我们来具体了解下每一步具体做了什么。

生成渲染树

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为了构建渲染树，浏览器主要完成了以下工作：

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

第一步中，既然说到了要遍历可见的节点，那么我们得先知道，什么节点是不可见的。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。

注意：渲染树只包含可见的节点

2、回流与重绘

1、概述

• 回流：当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，这就是回流（reflow）
• 重绘：回流完成后，浏览器会重新绘制受影响的部分，这就是重绘过程。
  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，而不影响布局，则称为重绘（repaints）

2、何时发生回流重绘

当页面布局和几何属性改变时就需要回流

• 添加或删除可见的DOM元素
• 元素的位置发生变化（offsetWidth、offsetHeight）
• 元素尺寸发生变化（包括外边距、内边框、边框大小、高度和宽度等）
• 内容发生变化（文本、图片、input框）
• 页面渲染初始化
• 浏览器窗口尺寸改变（回流是根据视口的大小来计算元素的位置和大小的）
• 增加或移除样式表
• 操作class属性
• 改变字体
• 激活伪类（如：hover）

注意：回流一定会触发重绘，而重绘不一定会回流
（比如在body最前面插入一个元素，会导致整个render tree回流，如果在body后面插入一个元素，则不会影响前面元素的回流）

3、浏览器的优化机制

现代的浏览器都是很聪明的，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() 或者 IE中：currentStyle
• getBoundingClientRect
• 具体可以访问这个网站：https://gist.github.com/pauli...

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。如果要使用它们，最好将值缓存起来。

3、如何减少回流重绘

1、最小化重绘

减少对render tree的操作，并减少一些对style信息的请求，合理利用浏览器的优化策略

const el = document.getElementById('test');
el.style.padding = '5px';
el.style.borderLeft = '1px';
el.style.borderRight = '2px';

• 使用cssText

const el = document.getElementById('test');
el.style.cssText += 'border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px;';

• 修改CSS的classname

const el = document.getElementById('test');
el.className += ' active';

2、批量处理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：

1. 使元素脱离文档流
2. 对其进行多次修改
3. 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
• 使用文档片段(document fragment)在当前DOM之外构建一个子树，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。

3、避免触发同步布局事件

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。举个例子，比如说我们想将一个p标签数组的宽度赋值为一个元素的宽度，我们可能写出这样的代码：

function initP() {
    for (let i = 0; i < paragraphs.length; i++) {
        paragraphs[i].style.width = box.offsetWidth + 'px';
    }
}

这段代码看上去是没有什么问题，可是其实会造成很大的性能问题。在每次循环的时候，都读取了box的一个offsetWidth属性值，然后利用它来更新p标签的width属性。这就导致了每一次循环的时候，浏览器都必须先使上一次循环中的样式更新操作生效，才能响应本次循环的样式读取操作。每一次循环都会强制浏览器刷新队列。我们可以优化为:

const width = box.offsetWidth;
function initP() {
    for (let i = 0; i < paragraphs.length; i++) {
        paragraphs[i].style.width = width + 'px';
    }
}

4、对于复杂动画效果,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。例子

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。

如何使用

• transform
• opacity
• filters
• Will-change

效果

我们可以先看个例子。我通过使用chrome的Performance捕获了一段时间的回流重绘情况，实际结果如下图：

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从图中我们可以看出，在动画进行的时候，没有发生任何的回流重绘。

重点

• 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
• 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。

css3硬件加速的坑

• 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。