有关网页渲染每个前端开发者都该知道的那点事

2019-03-26 来源：segmentfault

关于网页渲染的文章很多，但是相关信息比较分散，且论述并不是很完整。如果要想对这个主题有个大致的了解，我们还得学习很多知识。因此，Web 开发者 Alexander Skutin 决定写一篇文章。他相信，这篇文章不仅能帮助初学者，也能对那些想要刷新知识结构的高级前端开发者有所裨益。

译文如下

网页渲染必须在很早的阶段进行，可以早到页面布局刚刚定型。因为样式和脚本都会对网页渲染产生关键性的影响。所以专业开发者必须了解一些技巧，从而避免在实践的过程中遇到性能问题。

这篇文章不会研究浏览器内部的详细机制，而是提出一些通用的规则。毕竟，不同浏览器引擎的工作机制各不相同，这无疑会让开发者对浏览器特性的研究变得更加复杂。

浏览器是如何完成网页渲染？

首先，我们回顾一下网页渲染时，浏览器的动作：

根据来自服务器端的 HTML 代码形成文档对象模型（DOM）
加载并解析样式，形成 CSS 对象模型。
在文档对象模型和 CSS 对象模型之上，创建一棵由一组待生成渲染的对象组成的渲染树（在 Webkit 中这些对象被称为渲染器或渲染对象，而在 Gecko 中称之为“frame”。）渲染树反映了文档对象模型的结构，但是不包含诸如 <head> 标签或含有display:none属性的不可见元素。在渲染树中，每一段文本字符串都表现为独立的渲染器。每一个渲染对象都包含与之对应的 DOM 对象，或者文本块，还加上计算过的样式。换言之，渲染树是一个文档对象模型的直观展示。
对渲染树上的每个元素，计算它的坐标，称之为布局。浏览器采用一种流方法，布局一个元素只需通过一次，但是表格元素需要通过多次。
最后，渲染树上的元素最终展示在浏览器里，这一过程称为“painting”。

当用户与网页交互，或者脚本程序改动修改网页时，前文提到的一些操作将会重复执行，因为网页的内在结构已经发生了改变。

重绘

当改变那些不会影响元素在网页中的位置的元素样式时，譬如 background-color (背景色)， border-color (边框色)， visibility (可见性)，浏览器只会用新的样式将元素重绘一次(这就是重绘，或者说重新构造样式)。

重排

当改变影响到文本内容或结构，或者元素位置时，重排或者说重新布局就会发生。这些改变通常由以下事件触发：

DOM 操作（元素添加，删除，修改，或者元素顺序的改变）;
内容变化，包括表单域内的文本改变;
CSS 属性的计算或改变;
添加或删除样式表;
更改“类”的属性;
浏览器窗口的操作（缩放，滚动）;
伪类激活（：悬停）。

浏览器如何优化渲染？

浏览器尽可能将重绘/重构限制在被改变元素的区域内。比如，对于位置固定或绝对的元素，其大小改变只影响元素本身及其子元素，然而，静态定位元素的大小改变会触发后续所有元素的重流。

另一种优化技巧是，在运行几段 JavaScript 代码时，浏览器会缓存这些改变，在代码运行完毕后再将这些改变经一次通过加以应用。举个例子，下面这段代码只会触发一个重构和重绘：

var $body = $('body');

$body.css('padding', '1px'); // reflow, repaint

$body.css('color', 'red'); // repaint

$body.css('margin', '2px'); // reflow, repaint

// only 1 reflow and repaint will actually happen

然而，如前所述，改变元素的属性会触发强制性的重排。如果我们在上面的代码块中加入一行代码，用来访问元素的属性，就会发生这种现象。

var $body = $('body');

$body.css('padding', '1px');

$body.css('padding'); // reading a property, a forced reflow

$body.css('color', 'red');

$body.css('margin', '2px');

其结果就是，重排发生了两次。因此，你应该把访问元素属性的操作都组织在一起，从而优化网页性能。（你可以在JSBin查到更为详细的例子）

有时，你必须触发一个强制性重排。比如，我们必须将同样的属性(比如左边距)两次赋值给同一个元素。起初，它应该设置为 100px，且不带动效。接着，它必须通过过渡 (transition) 动效改变为 50px。

首先，我们创建一个带过渡效果的 CSS 类：

.has-transition {

-webkit-transition: margin-left 1s ease-out;

-moz-transition: margin-left 1s ease-out;

-o-transition: margin-left 1s ease-out;

transition: margin-left 1s ease-out;

}

然后继续执行：

// our element that has a "has-transition" class by default

var $targetElem = $('#targetElemId');

// remove the transition class

$targetElem.removeClass('has-transition');

// change the property expecting the transition to be off, as the class is not there

// anymore

$targetElem.css('margin-left', 100);

// put the transition class back

$targetElem.addClass('has-transition');

// change the property

$targetElem.css('margin-left', 50);

然而，这个执行无法奏效。所有改变都被缓存，只在代码块末尾加以执行。我们需要的是强制性的重排，我们可以通过以下更改加以实现：

// remove the transition class

$(this).removeClass('has-transition');

// change the property

$(this).css('margin-left', 100);

// trigger a forced reflow, so that changes in a class/property get applied immediately

$(this)[0].offsetHeight; // an example, other properties would work, too

// put the transition class back

$(this).addClass('has-transition');

// change the property

$(this).css('margin-left', 50);

现在代码如预期那样执行了。

有关性能优化的实际建议

总结现有的资料，我提出以下建议：

创建有效的 HTML 和 CSS 文件，不要忘记指明文档的编码方式。样式应该包含在<head>标签内，脚本代码则应该加在 <body> 标签末端。
尽量简化和优化 CSS 选择器（这种优化方式几乎被使用 CSS 预处理器的开发者统一忽视了）将嵌套程度保持在最低水平。以下是 CSS 选择器的性能排名（从最快者开始）

识别器:#id

类:.class

标签：div

相邻兄弟选择器：a + i

父类选择器：ul> li

通用选择器：*

属性选择：input[type="text"]

伪类和伪元素：a:hover

你应该记住，浏览器在处理选择器时依照从右到左的原则，因此最右端的选择器应该是最快的：#id 或则 .class：

div * {...} // bad

.list li {...} // bad

.list-item {...} // good

#list .list-item {...} // good

1、在你的脚本代码中，尽可能减少 DOM 操作。缓存所有东西，包括元素属性以及对象（如果它们被重用的话）。当进行复杂的操作时，使用“孤立”元素会更好，之后可以将其加到 DOM 中（所谓“孤立”元素是与 DOM 脱离，仅保存在内存中的元素）。

2、如果你使用 jQuery 来选择元素，请遵从 jQuery 选择器最佳实践方案。

3、为了改变元素的样式，修改“类”的属性是奏效的方法之一。执行这一改变时，处在 DOM 渲染树的位置越深越好（这还有助于将逻辑与表象脱离）。

4、尽量只给位置绝对或者固定的元素添加动画效果。

5、在使用滚动时禁用复杂的悬停动效（比如，在<body>中添加一个额外的不悬停类）。

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