回流和重绘的介绍以及优化方法

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一、浏览器的渲染机制

从上面这个图上，我们可以看到，浏览器渲染过程如下：

1. 解析HTML，生成DOM树。解析CSS，生成CSSOM树
2. 将DOM树和CSSOM树结合，生成渲染树(Render Tree)
3. 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）
4. 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
5. Display：调用 GPU 绘制，合成图层，显示在屏幕上。

1、生成渲染树的过程

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。

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。例如，上例中的 span 节点不会出现在渲染树中，因为有一个显式规则在该节点上设置了“display: none”属性。

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二、回流和重绘

重绘和回流是渲染步骤中的一小节，但是这两个步骤对于性能影响很大。

1、回流（reflow）

有时也叫做重排或者布局（layout）。通过构造渲染树，将可见DOM节点以及它对应的样式结合起来，可是还需要计算它们在页面内的确切位置和大小，这个计算的阶段就是回流。

• 或者说：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，这就称为回流(reflow)。
• 当页面布局或者元素的几何属性需要改变时会引起回流

布局是浏览器计算各元素几何信息的过程：元素的大小以及在页面中的位置。 根据所用的 CSS、元素的内容或父级元素，每个元素都将有显式或隐含的大小信息。此过程在 Chrome、Opera、Safari 和 Internet Explorer 中称为布局 (Layout)。 在 Firefox 中称为自动重排 (Reflow)，但实际上其过程是一样的。

2、重绘（repaint）

通过构造渲染树和回流阶段，知道了哪些节点是可见的，以及可见节点的样式和具体的几何信息(位置、大小)，那么我们就可以将渲染树的每个节点都转换为屏幕上的实际像素，这个阶段就叫做重绘节点。

重绘是当节点需要更改外观而不会影响布局的，比如改变 color 就会引起重绘。

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3、何时发生回流、重绘

回流必定会发生重绘，重绘不一定会引发回流。 回流所需的成本比重绘高的多，改变深层次的节点很可能导致父节点的一系列回流。

（1）回流

当页面布局或者元素的几何属性（位置和大小）需要改变时会引起回流。比如以下情况：

• 页面首次渲染的时候
• 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（文字大小、行高发生变化）或图片被另一个不同尺寸的图片所替代。
• 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）
  

（2）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，会引起重绘。

三、减少回流和重绘

当我们的代码执行一系列连续的读取和写入DOM时会发生布局抖动，迫使浏览器重新计算布局信息，造成Web 应用程序产生更慢、更少的响应。

1、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，当进行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

在修改样式的过程中，最好避免使用上面列出的属性，它们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，即使你在获取最近未发生改变的或者与最新改变无关的布局信息。因此，如果要使用它们，最好将值缓存起来。

2、使用浏览器自带的Performance工具来检测性能

3、最小化重绘和重排

由于重绘和重排可能代价比较昂贵，因此最好就是可以减少它的发生次数。为了减少发生次数，我们可以合并多次对DOM和样式的修改，然后一次处理掉。例如：

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

例子中，有三个样式属性被修改了，每一个都会影响元素的几何结构，引起回流。当然，大部分现代浏览器都对其做了优化，因此，只会触发一次重排。尽管浏览器会进行一些优化，但是我们代码该写好还是要尽量写好的，这种情况下，一次性修改完样式是比一条条修改要好的。

• 使用cssText

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

• 修改CSS的class

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

4、把 DOM 离线后修改

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. 将元素重新放回到文档中

虽然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。批量修改时可以使用这种方法。

有三种方式可以让DOM脱离文档流：

1. 隐藏元素：先把相应的元素给 display:none (有一次回流)，然后修改，接着再把它显示出来（有一次回流）
2. 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。
3. 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。

5、其它

• 使用 translate 替代 top
• 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）
• 减少使用 table 布局，可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局
• 动画方面：动画执行的过程中，位置是不断变化的，会引起回流和重绘。如果动画执行的频率过高，去不断地计算当前元素的位置以及宽高等属性，比较消耗CPU计算资源，容易造成卡顿和网页性能的损耗。因此要选择一个合适的动画速度。对于动画新建图层是不错的选择。
• 不同的图层渲染互不影响，所以对于某些频繁需要渲染的建议单独生成一个新图层，提高性能。但也不能生成过多的图层，会引起反作用。

通过以下几个常用属性可以生成新图层

• 3D 变换：translate3d、translateZ
• will-change
• video、iframe 标签
• 通过动画实现的 opacity 动画转换
• position: fixed

6、案例演示

假设页面上已经有一些ul的列表，现在需要向其中插入新的数据

<ul id="list">
  <li><a href="https://www.bilibili.com/">bilibili</a></li>
  <li><a href="https://developer.mozilla.org/zh-CN/">MDN</a></li>
</ul>

列表数据存储在data对象中：

let data = [
  {
    name: '百度',
    url: 'https://www.baidu.com/'
  },
  {
    name: '优快云',
    url: 'https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43974265'
  },
  {
    name: 'GitHub',
    url: 'https://github.com/ChangYanwei'
  }
];

下面是一个用来更新指定节点数据的函数：

function appendData(element, data) {
  let a;
  let li;
  for (let i = 0; i < data.length; i++) {
    a = document.createElement('a');
    a.href = data[i].url;
    a.textContent = data[i].name;
    li = document.createElement('li');
    li.appendChild(a);
    element.append(li);
  }
}

方法1：使用最普通的方法，这种方法在data中的每一个新的数据添加到DOM树上时都会导致回流（浏览器层面会做一些优化，但并不意味着我们可以为所欲为~）。接下来看看优化代码的方法：

let ul = document.getElementById('list');
appendData(ul, data);

方法2：使用display属性，临时从文档中移除 —> 做大量的操作 —> 再恢复到文档中。

ul.style.display = 'none';
appendData(ul, data);
ul.style.display = 'block';

方法3：使用文档片段DocumentFragment

DocumentFragment 节点本身不能被插入当前文档。当它作为 appendChild()、insertBefore()、replaceChild() 等方法的参数时，是它的所有子节点插入当前文档，它自身不会被插入到当前文档。

let fragment = document.createDocumentFragment();
appendData(fragment, data);
ul.appendChild(fragment);

方法4：对要修改的节点克隆一个副本，对副本进行操作，然后用克隆的节点去替换旧的节点。

let clone = ul.cloneNode(true);
appendData(clone, data);
ul.parentNode.replaceChild(clone, ul);

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四、参考资料

你真的了解回流和重绘吗

重绘和回流 | 前端进阶之道

渲染树构建、布局及绘制

页面性能优化实践总结

js重新渲染div_浏览器渲染过程与优化小结

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