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浅谈浏览器渲染、回流和重绘

概要

  1. 浏览器渲染的本质;
  2. 介绍回流 reflow 和重绘 repaint
  3. 如何优化性能;

浏览器渲染

一个普通的网页,浏览器在渲染前需要先构建 DOM(document object model) 和 CSSOM (css object model) 树。

DOM

DOM 树是怎么来的呢?我们先假设有一个网页由一些文本,一幅图片组成:

浏览器会经过:

  • 转换:浏览器从磁盘或网络读取 HTML 的原始字节,并根据文件的指定编码将它们转换成各个字符。
  • 令牌化: 浏览器将字符串转换成 W3C 标准规定的各种令牌,例如,“”、“”,以及其他尖括号内的字符串。每个令牌都具有特殊含义和一组规则。
  • 词法分析:令牌转换成定义其属性和规则的“对象”。
  • DOM 构建:由于 HTML 标记定义不同标记之间的关系(一些标记包含在其他标记内),创建的对象链接在一个树数据结构内,此结构也会捕获标记中定义的父子关系:HTML 对象是 body 对象的父项,body 是 paragraph 对象的父项,依此类推。

整个过程的最终输出是我们这个普通页面的文档对象模型 (DOM),浏览器对页面的后续处理都会用到它。

浏览器每次处理 HTML 标签时,都需要花费时间来完成上面的每个步骤,一个页面有大量 HTML 处理时需要花费更多时间。

CSSOM

与处理 HTML 时一样,浏览器引擎需要将收到的 CSS 规则转化成浏览器能理解和处理的东西。

CSS 字节转换成字符,接着转换成令牌和节点,最后链接到一个称为“CSS 对象模型”(CSSOM) 的树结构内。构建 CSSOM 树是一个十分消耗性能的过程。

最后 CSSOM 树和 DOM 树合并成渲染树,并用它计算每个可见元素的布局,然后输出给绘制流程,最终将像素渲染到屏幕上。

回流 reflow 和重绘 repaint

reflow 有些地方译成重排。

字面意思上理解重绘:重新描绘某个区域。

理解回流要复杂一些,我们增删 DOM 节点,修改一个元素尺寸,页面布局和 DOM 树结构发生变化,肯定需要重新构建 DOM 树,而 DOM 树与渲染树是紧密相连的,DOM 树构建完,渲染树也会随之对页面进行再次渲染。

重绘:对 DOM 操作简单修改样式(比如修改元素的 visibilitycolorbackground-color 等)、却并未影响页面布局时,浏览器不需重新计算元素的位置尺寸等,直接为该元素绘制新的样式。这个过程叫做重绘。

回流:对 DOM 操作导致 DOM 尺寸等属性的变化(比如修改元素的 widthheighttop)时,浏览器需要重新计算元素的属性,然后再将计算的结果绘制出来,这个过程叫做回流。

常见的会导致回流的操作:

  • 页面首次加载
  • 浏览器窗口尺寸改变
  • 元素尺寸或位置改变
  • 元素内容变化
  • 元素字体大小变化
  • 增删 DOM 元素
  • 查询或调用某些特定属性方法

总结:

  1. 回流往往代价比重绘大;
  2. 回流一定重绘,重绘未必回流。

现代浏览器优化

因为频繁修改 DOMCSSOM 本身是件特别耗费性能的事情,现代浏览器大多对于都做了一定的优化。比如会把一系列的操作放进队列机制来批量更新布局,至少一个浏览器刷新帧 16ms(即大多数显示屏幕的刷新率为 60Hz,一个刷新间隔为 1000ms/60)才会清空队列(节流优化~)。

但在获取布局尺寸等信息的时候,为了保证数据的准确性,队列中无论有没有会影响这些属性或方法返回值的操作,浏览器也会强制清空队列,触发回流与重绘。( IE 不保证有这些优化)

  • offsetTopoffsetLeftoffsetWidthoffsetHeight
  • scrollTopscrollLeftscrollWidthscrollHeight
  • clientTopclientLeftclientWidthclientHeight
  • widthheight
  • getComputedStyle()
  • getBoundingClientRect()

优化回流和重绘

  • 避免使用 CSS 表达式;
  • 使用 transform 替代 top
  • CSS3 硬件加速(GPU 加速);
  • 离线操作 DOM:把元素脱离文档流,然后对元素进行修改,这样只会导致重绘,而不会造成回流。
    • display:none:临时把元素 脱离文档流,进行批量操作后再放回。这样只会有一次回流;
    • createDocumentFragment:创建文档片段,一次性把内容放进文档;
  • 尽可能在 DOM 树的最末端改变 class:减小回流的范围;
  • 将动画效果应用到 position 属性为 absolutefixed 的元素上,避免影响其他元素的布局,这样只是一个重绘,而不是回流;
  • JS 避免频繁读取会引发回流/重绘的属性:如果需要频繁使用,可以用变量把它缓存下来。

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