网页渲染与网页性能

参考原文：网页性能管理详解

网页优化

如果想知道怎么优化网页，就必须了解网页的生成流程，知道在那些点上可以优化网页

一、网页的生成过程

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网页的生成过程大致分为五步。

1. HTML代码转化成DOM
2. CSS代码转化成CSSOM（CSS Object Model）
3. 结合DOM和CSSOM，生成一棵渲染树（包含每个节点的视觉信息）
4. 生成布局（layout），即将所有渲染树的所有节点进行平面合成
5. 将布局绘制（paint）在屏幕上

这五步里面，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）。

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二、重排和重绘

网页生成的时候，会渲染一次。用户访问的过程中，还会不断的渲染。

一下三种情况，会导致网页重新渲染。

1. 修改DOM
2. 修改样式表
3. 用户事件（如：鼠标悬停、页面滚动、输入框输入文字、改变窗口大小）

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。

三、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，它们非常耗费资源，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元素设置背景色以后，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";

一般的规则是：

• 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

四、提高性能的九个技巧

1. DOM 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，加入一个写操作

2. 如果某个样式是通过重排得到的，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。

3. 不要一条条地改变样式，而要通过改变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;";

4. 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。

5. 先将元素设为display: none（需要1次重排和重绘），然后对这个节点进行100次操作，最后再恢复显示（需要1次重排和重绘）。这样一来，你就用两次重新渲染，取代了可能高达100次的重新渲染。

应用场景？

6. position属性为absolute或fixed的元素，重排的开销会比较小，因为不用考虑它对其他元素的影响。

7. 只在必要的时候，才将元素的display属性为可见，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。

8. 使用虚拟DOM的脚本库，比如React等。

9. 使用 window.requestAnimationFrame()、window.requestIdleCallback() 【暂不作介绍】

五、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（frame）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，才能比较流畅。如果能达到每秒70帧甚至80帧，就会极其流畅。

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）。

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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。

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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。

六、开发者工具的Preformance面板

界面介绍

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从上到下分别为4个区域

1: 具体条，包含录制，刷新页面分析，清除结果等一系列操作

2: overview总览图，高度概括随时间线的变动，包括FPS，CPU，NET

3： 火焰图，从不同的角度分析框选区域 。例如：Network，Frames, Interactions, Main等

4： 总结区域：精确到毫秒级的分析，以及按调用层级，事件分类的整理

【Overview】

Overview 窗格包含以下三个图表：

1、FPS。每秒帧数。绿色竖线越高，FPS 越高。 FPS 图表上的红色块表示长时间帧，很可能会出现卡顿

2、CPU。 CPU 资源。此面积图指示消耗 CPU 资源的事件类型

3、NET。每条彩色横杠表示一种资源。横杠越长，检索资源所需的时间越长。 每个横杠的浅色部分表示等待时间（从请求资源到第一个字节下载完成的时间）

可以放大显示一部分记录，以便简化分析。使用 Overview 窗格可以放大显示一部分记录。 放大后，火焰图会自动缩放以匹配同一部分

选择部分后，可以使用 W、A、S 和 D 键调整您的选择。 W 和 S 分别代表放大和缩小。 A 和 D 分别代表左移和右移

【火焰图】

在火焰图上看到一到三条垂直的虚线。蓝线代表 DOMContentLoaded 事件。 绿线代表首次绘制的时间。 红线代表 load 事件

在火焰图中选择事件时，Details 窗格会显示与事件相关的其他信息

【总结区域】

蓝色(Loading)：网络通信和HTML解析
黄色(Scripting)：JavaScript执行
紫色(Rendering)：样式计算和布局，即重排
绿色(Painting)：重绘
灰色(other)：其它事件花费的时间
白色(Idle)：空闲时间[图片上传失败...(image-67ecd2-1542856909943)]