瀏覽器的重繪與重排

主要原因是這些效果通常會產生一系列的瀏覽器重繪(redraw)和重排(reflow),需要付出高昂的性能代價。那麼,什麼是瀏覽器的重繪和重排呢?二者何時發生以及如何權衡?如何在具體的開發過程中將重繪和重排引發的性能問題考慮進去?本文期待可以部分解釋以上三個問題。

  瀏覽器從下載文檔到顯示頁面的過程是個複雜的過程,這裏包含了重繪和重排。各家瀏覽器引擎的工作原理略有差別,但也有一定規則。簡單講,通常在文檔初次加載時,瀏覽器引擎會解析HTML文檔來構建DOM樹,之後根據DOM元素的幾何屬性構建一棵用於渲染的樹。渲染樹的每個節點都有大小和邊距等屬性,類似於盒子模型(由於隱藏元素不需要顯示,渲染樹中並不包含DOM樹中隱藏的元素)。當渲染樹構建完成後,瀏覽器就可以將元素放置到正確的位置了,再根據渲染樹節點的樣式屬性繪製出頁面。由於瀏覽器的流佈局,對渲染樹的計算通常只需要遍歷一次就可以完成。但table及其內部元素除外,它可能需要多次計算才能確定好其在渲染樹中節點的屬性,通常要花3倍於同等元素的時間。這也是爲什麼我們要避免使用table做佈局的一個原因。

  重繪是一個元素外觀的改變所觸發的瀏覽器行爲,例如改變visibility、outline、背景色等屬性。瀏覽器會根據元素的新屬性重新繪製,使元素呈現新的外觀。重繪不會帶來重新佈局,並不一定伴隨重排。

  重排是更明顯的一種改變,可以理解爲渲染樹需要重新計算。下面是常見的觸發重排的操作:

  1. DOM元素的幾何屬性變化

  當DOM元素的幾何屬性變化時,渲染樹中的相關節點就會失效,瀏覽器會根據DOM元素的變化重新構建渲染樹中失效的節點。之後,會根據新的渲染樹重新繪製這部分頁面。而且,當前元素的重排也許會帶來相關元素的重排。例如,容器節點的渲染樹改變時,會觸發子節點的重新計算,也會觸發其後續兄弟節點的重排,祖先節點需要重新計算子節點的尺寸也會產生重排。最後,每個元素都將發生重繪。可見,重排一定會引起瀏覽器的重繪,一個元素的重排通常會帶來一系列的反應,甚至觸發整個文檔的重排和重繪,性能代價是高昂的。

  2. DOM樹的結構變化

  當DOM樹的結構變化時,例如節點的增減、移動等,也會觸發重排。瀏覽器引擎佈局的過程,類似於樹的前序遍歷,是一個從上到下從左到右的過程。通常在這個過程中,當前元素不會再影響其前面已經遍歷過的元素。所以,如果在body最前面插入一個元素,會導致整個文檔的重新渲染,而在其後插入一個元素,則不會影響到前面的元素。

  3. 獲取某些屬性

  瀏覽器引擎可能會針對重排做了優化。比如Opera,它會等到有足夠數量的變化發生,或者等到一定的時間,或者等一個線程結束,再一起處理,這樣就只發生一次重排。但除了渲染樹的直接變化,當獲取一些屬性時,瀏覽器爲取得正確的值也會觸發重排。這樣就使得瀏覽器的優化失效了。這些屬性包括:offsetTop、offsetLeft、 offsetWidth、offsetHeight、scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、scrollHeight、clientTop、clientLeft、clientWidth、clientHeight、getComputedStyle() (currentStyle in IE)。所以,在多次使用這些值時應進行緩存。

  此外,改變元素的一些樣式,調整瀏覽器窗口大小等等也都將觸發重排。

  開發中,比較好的實踐是儘量減少重排次數和縮小重排的影響範圍。例如:

  1. 將多次改變樣式屬性的操作合併成一次操作。例如,

  JS:

var changeDiv = document.getElementById(‘changeDiv’);
changeDiv.style.color = ‘#093′;
changeDiv.style.background = ‘#eee’;
changeDiv.style.height = ’200px’;

  可以合併爲:
  CSS:

div.changeDiv {background: #eee;color: #093;height: 200px;
}

  JS:

document.getElementById(‘changeDiv’).className = ‘changeDiv’;

  2. 將需要多次重排的元素,position屬性設爲absolute或fixed,這樣此元素就脫離了文檔流,它的變化不會影響到其他元素。例如有動畫效果的元素就最好設置爲絕對定位。

  3. 在內存中多次操作節點,完成後再添加到文檔中去。例如要異步獲取表格數據,渲染到頁面。可以先取得數據後在內存中構建整個表格的html片段,再一次性添加到文檔中去,而不是循環添加每一行。

  4. 由於display屬性爲none的元素不在渲染樹中,對隱藏的元素操作不會引發其他元素的重排。如果要對一個元素進行復雜的操作時,可以先隱藏它,操作完成後再顯示。這樣只在隱藏和顯示時觸發2次重排。

  5. 在需要經常獲取那些引起瀏覽器重排的屬性值時,要緩存到變量。

  在最近幾次面試中比較常問的一個問題:在前端如何實現一個表格的排序。如果應聘者的方案中考慮到了如何減少重繪和重排的影響,將是使人滿意的方案。


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