前端性能优化之重排和重绘

摘要：接下来深入的介绍几种性能优化的小最小化重绘和重排既然重排重绘是会影响页面的性能，尤其是糟糕的代码更会将重排带来的性能问题放大。前面有讲到，当访问诸如，这种属性时，会冲破浏览器自有的优化通过队列化修改和批量运行的方法，减少重排重绘版次。

前言，最近利用碎片时间拜读了一下尼古拉斯的另一巨作《高性能JavaScript》，今天写的文章从“老生常谈”的页面重绘和重排入手，去探究这两个概念在页面性能提升上的作用。

有经验的大佬对这个概念一定不会陌生，“浏览器输入URL发生了什么”。估计大家已经烂熟于心了，从计算机网络到JS引擎，一路飞奔到浏览器渲染引擎。 经验越多就能理解的越深。感兴趣的同学可以看一下这篇文章，深度和广度俱佳 从输入 URL 到页面加载的过程？如何由一道题完善自己的前端知识体系！

切回正题，我们继续探讨何为重排。浏览器下载完页面所有的资源后，就要开始构建DOM树，于此同时还会构建渲染树(Render Tree)。（其实在构建渲染树之前，和DOM树同期会构建Style Tree。DOM树与Style Tree合并为渲染树）

DOM树
表示页面的结构

渲染树
表示页面的节点如何显示

一旦渲染树构建完成，就要开始绘制（paint）页面元素了。当DOM的变化引发了元素几何属性的变化，比如改变元素的宽高，元素的位置，导致浏览器不得不重新计算元素的几何属性，并重新构建渲染树，这个过程称为“重排”。完成重排后，要将重新构建的渲染树渲染到屏幕上，这个过程就是“重绘”。简单的说，重排负责元素的几何属性更新，重绘负责元素的样式更新。而且，重排必然带来重绘，但是重绘未必带来重排。比如，改变某个元素的背景，这个就不涉及元素的几何属性，所以只发生重绘。

上面已经提到了，重排发生的根本原理就是元素的几何属性发生了改变，那么我们就从能够改变元素几何属性的角度入手

添加或删除可见的DOM元素

元素位置改变

元素本身的尺寸发生改变

内容改变

页面渲染器初始化

浏览器窗口大小发生改变

重绘和重排的开销是非常昂贵的，如果我们不停的在改变页面的布局，就会造成浏览器耗费大量的开销在进行页面的计算，这样的话，我们页面在用户使用起来，就会出现明显的卡顿。现在的浏览器其实已经对重排进行了优化，比如如下代码：

var div = document.querySelector(".div");
div.style.width = "200px";
div.style.background = "red";
div.style.height = "300px";

比较久远的浏览器，这段代码会触发页面2次重排，在分别设置宽高的时候，触发2次，当代的浏览器对此进行了优化，这种思路类似于现在流行的MVVM框架使用的虚拟DOM，对改变的DOM节点进行依赖收集，确认没有改变的节点，就进行一次更新。但是浏览器针对重排的优化虽然思路和虚拟DOM接近，但是还是有本质的区别。大多数浏览器通过队列化修改并批量执行来优化重排过程。也就是说上面那段代码其实在现在的浏览器优化下，只构成一次重排。
但是还是有一些特殊的元素几何属性会造成这种优化失效。比如：

offsetTop, offsetLeft，...

scrollTop, scrollLeft, ...

clientTop, clientLeft, ...

getComputedStyle() (currentStyle in IE)

为什么造成优化失效呢？仔细看这些属性，都是需要实时回馈给用户的几何属性或者是布局属性，当然不能再依靠浏览器的优化，因此浏览器不得不立即执行渲染队列中的“待处理变化”，并随之触发重排返回正确的值。
接下来深入的介绍几种性能优化的小TIPS

既然重排&重绘是会影响页面的性能，尤其是糟糕的JS代码更会将重排带来的性能问题放大。既然如此，我们首先想到的就是减少重排重绘。

考虑下面这个例子：

// javascript
var el = document.querySelector(".el");
el.style.borderLeft = "1px";
el.style.borderRight = "2px";
el.style.padding = "5px";

这个例子其实和上面那个例子是一回事儿，在最糟糕的情况下，会触发浏览器三次重排。然鹅更高效的方式就是合并所有的改变一次处理。这样就只会修改DOM节点一次，比如改为使用cssText属性实现：

var el = document.querySelector(".el");
el.style.cssText = "border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px";

沿着这个思路，聪明的老铁一定就说了，你直接改个类名不也妥妥的。没错，还有一种减少重排的方法就是切换类名，而不是使用内联样式的cssText方法。使用切换类名就变成了这样：

// css 
.active {
    padding: 5px;
    border-left: 1px;
    border-right: 2px;
}
// javascript
var el = document.querySelector(".el");
el.className = "active";

如果我们需要对DOM元素进行多次修改，怎么去减少重排和重绘的次数呢？有的同学又要说了，利用上面修改样式的方法不就行了吗。回过头看一下造成页面重排的几个要点里，可以明确的看到，造成元素几何属性发生改变就会触发重排，现在需要增加10个节点，必然涉及到DOM的修改，这个时候就需要利用批量修改DOM这种优化方式了，这里也能看到，改变样式最小化重绘和重排这种优化方式适用于单个存在的节点。
批量修改DOM元素的核心思想是：

让该元素脱离文档流

对其进行多重改变

将元素带回文档中

打个比方，我们主机硬盘出现了故障，常见的办法就是把硬盘卸下来，用专业的工具测试哪里有问题，待修复后再安装上去。要是直接在主板上面用螺丝刀弄来弄去，估计主板一会儿也要坏了...
这个过程引发俩次重排，第一步和第三步，如果没有这两步，可以想象一下，第二步每次对DOM的增删都会引发一次重排。那么知道批量修改DOM的核心思想后，我们再了解三种可以使元素可以脱离文档流的方法，注意，这里不使用css中的浮动&绝对定位，这是风马牛不相及的概念。

隐藏元素，进行修改后，然后再显示该元素

使用文档片段创建一个子树，然后再拷贝到文档中

将原始元素拷贝到一个独立的节点中，操作这个节点，然后覆盖原始元素

看一下下面这个代码示例：

// html

  
xiaomi
  
miui


// javascript 现在需要添加带有如下信息的li节点
let data = [
  {
    name: "tom",
    url: "https://www.baidu.com",
  },
  {
      name: "ann",
      url: "https://www.techFE.com"
  }
]

首先，我们先写一个通用的用于将新数据更新到指定节点的方法：

// javascript
function appendNode($node, data) {
  var a, li;
  
  for(let i = 0, max = data.length; i < max; i++) {
    a = document.createElement("a");
    li = document.createElement("li");
    a.href = data[i].url;
    
    a.appendChild(document.createTextNode(data[i].name));
    li.appendChild(a);
    $node.appendChild(li);
  }
}

首先我们忽视所有的重排因素，大家肯定会这么写：

let ul = document.querySelector("#mylist");
appendNode(ul, data);

使用这种方法，在没有任何优化的情况下，每次插入新的节点都会造成一次重排（这几部分我们都先讨论重排，因为重排是性能优化的第一步）。考虑这个场景，如果我们添加的节点数量众多，而且布局复杂，样式复杂，那么能想到的是你的页面一定非常卡顿。我们利用批量修改DOM的优化手段来进行重构
1）隐藏元素，进行修改后，然后再显示该元素

let ul = document.querySelector("#mylist");
ul.style.display = "none";
appendNode(ul, data);
ul.style.display = "block";

这种方法造成俩次重排，分别是控制元素的显示与隐藏。对于复杂的，数量巨大的节点段落可以考虑这种方法。为啥使用display属性呢，因为display为none的时候，元素就不在文档流了，还不熟悉的老铁，手动Google一下，display:none, opacity: 0, visibility: hidden的区别

2）使用文档片段创建一个子树，然后再拷贝到文档中

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

我是比较喜欢这种方法的，文档片段是一个轻量级的document对象，它设计的目的就是用于更新，移动节点之类的任务，而且文档片段还有一个好处就是，当向一个节点添加文档片段时，添加的是文档片段的子节点群，自身不会被添加进去。不同于第一种方法，这个方法并不会使元素短暂消失造成逻辑问题。上面这个例子，只在添加文档片段的时候涉及到了一次重排。

3）将原始元素拷贝到一个独立的节点中，操作这个节点，然后覆盖原始元素

let old = document.querySelector("#mylist");
let clone = old.cloneNode(true);
appendNode(clone, data);
old.parentNode.replaceChild(clone, old);

可以看到这种方法也是只有一次重排。总的来说，使用文档片段，可以操作更少的DOM（对比使用克隆节点），最小化重排重绘次数。

缓存布局信息这个概念，在《高性能JavaScript》DOM性能优化中，多次提到类似的思想，比如我现在要得到页面ul节点下面的100个li节点，最好的办法就是第一次获取后就保存起来，减少DOM的访问以提升性能，缓存布局信息也是同样的概念。前面有讲到，当访问诸如offsetLeft，clientTop这种属性时，会冲破浏览器自有的优化————通过队列化修改和批量运行的方法，减少重排/重绘版次。所以我们应该尽量减少对布局信息的查询次数，查询时，将其赋值给局部变量，使用局部变量参与计算。
看以下样例：
将元素div向右下方平移，每次移动1px，起始位置100px, 100px。性能糟糕的代码：

div.style.left = 1 + div.offsetLeft + "px";
div.style.top = 1 + div.offsetTop + "px";

这样造成的问题就是，每次都会访问div的offsetLeft，造成浏览器强制刷新渲染队列以获取最新的offsetLeft值。更好的办法就是，将这个值保存下来，避免重复取值

current = div.offsetLeft;
div.style.left = 1 + ++current + "px";
div.style.top = 1 + ++current + "px";