有關網頁渲染，每一個前端開發者都該知道的那點事

【編者按】其實，有關網頁渲染的文章不少，可是相關信息比較分散，且論述並非很完整。若是要想對這個主題有個大體的瞭解，咱們還得學習不少知識。所以，Web開發者Alexander Skutin 決定寫一篇文章。他相信，這篇文章不只能幫助初學者，也能對那些想要刷新知識結構的高級前端開發者有所裨益。原文地址

譯文以下：

網頁渲染必須在很早的階段進行，能夠早到頁面佈局剛剛定型。由於樣式和腳本都會對網頁渲染產生關鍵性的影響。因此專業開發者必須瞭解一些技巧，從而避免在實踐的過程當中遇到性能問題。

這篇文章不會研究瀏覽器內部的詳細機制，而是提出一些通用的規則。畢竟，不一樣瀏覽器引擎的工做機制各不相同，這無疑會讓開發者對瀏覽器特性的研究變得更加複雜。

瀏覽器是如何完成網頁渲染？

首先，咱們回顧一下網頁渲染時，瀏覽器的動做：

1. 根據來自服務器端的HTML代碼造成文檔對象模型（DOM）
2. 加載並解析樣式，造成CSS對象模型。
3. 在文檔對象模型和CSS對象模型之上，建立一棵由一組待生成渲染的對象組成的渲染樹（在Webkit中這些對象被稱爲渲染器或渲染對象，而在Gecko中稱之爲「frame」。）渲染樹反映了文檔對象模型的結構，可是不包含諸如標籤或含有display:none屬性的不可見元素。在渲染樹中，每一段文本字符串都表現爲獨立的渲染器。每個渲染對象都包含與之對應的DOM對象，或者文本塊，還加上計算過的樣式。換言之，渲染樹是一個文檔對象模型的直觀展現。

4. 對渲染樹上的每一個元素，計算它的座標，稱之爲佈局。瀏覽器採用一種流方法，佈局一個元素只需經過一次，可是表格元素須要經過屢次。

5. 最後，渲染樹上的元素最終展現在瀏覽器裏，這一過程稱爲「painting」。

當用戶與網頁交互，或者腳本程序改動修改網頁時，前文提到的一些操做將會重複執行，由於網頁的內在結構已經發生了改變。

重繪

當改變那些不會影響元素在網頁中的位置的元素樣式時，譬如background-color(背景色)， border-color(邊框色)， visibility(可見性)，瀏覽器只會用新的樣式將元素重繪一次(這就是重繪，或者說從新構造樣式)。

重排

當改變影響到文本內容或結構，或者元素位置時，重排或者說從新佈局就會發生。這些改變一般由如下事件觸發：

• DOM操做（元素添加，刪除，修改，或者元素順序的改變）;
• 內容變化，包括表單域內的文本改變;
• CSS屬性的計算或改變;
• 添加或刪除樣式表;
• 更改「類」的屬性;
• 瀏覽器窗口的操做（縮放，滾動）;
• 僞類激活（：懸停）。

瀏覽器如何優化渲染？

瀏覽器儘量將重繪/重構 限制在被改變元素的區域內。好比，對於位置固定或絕對的元素，其大小改變隻影響元素自己及其子元素，然而，靜態定位元素的大小改變會觸發後續全部元素的重流。

另外一種優化技巧是，在運行幾段JavaScript代碼時，瀏覽器會緩存這些改變，在代碼運行完畢後再將這些改變經一次經過加以應用。舉個例子，下面這段代碼只會觸發一個重構和重繪：

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，改變元素的屬性會觸發強制性的重排。若是咱們在上面的代碼塊中加入一行代碼，用來訪問元素的屬性，就會發生這種現象。

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px');
$body.css('padding'); // reading a property, a forced   reflow
$body.css('color', 'red');
$body.css('margin', '2px');

其結果就是，重排發生了兩次。所以，你應該把訪問元素屬性的操做都組織在一塊兒，從而優化網頁性能。（你能夠在JSBin查到更爲詳細的例子）

有時，你必須觸發一個強制性重排。好比，咱們必須將一樣的屬性(好比左邊距)兩次賦值給同一個元素。起初，它應該設置爲100px，且不帶動效。接着，它必須經過過渡(transition)動效改變爲50px。你如今能夠在JSbin上學習這個例子，不過我會在這兒更詳細地介紹它。

首先，咱們建立一個帶過渡效果的CSS類：

.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;
}

而後繼續執行：

// 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，這個執行沒法奏效。全部改變都被緩存，只在代碼塊末尾加以執行。咱們須要的是強制性的重排，咱們能夠經過如下更改加以實現：

// 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);

如今代碼如預期那樣執行了。

有關性能優化的實際建議

總結現有的資料，我提出如下建議：

• 建立有效的HTML和CSS文件，不要忘記指明文檔的編碼方式。樣式應該包含在標籤內，腳本代碼則應該加在標籤末端。

• 儘可能簡化和優化CSS選擇器（這種優化方式幾乎被使用CSS預處理器的開發者統一忽視了）將嵌套程度保持在最低水平。如下是CSS選擇器的性能排名（從最快者開始）

  1. 識別器:#id
  2. 類:.class
  3. 標籤：div
  4. 相鄰兄弟選擇器：a + i
  5. 父類選擇器：ul> li
  6. 通用選擇器：*
  7. 屬性選擇：input[type="text"]
  8. 僞類和僞元素：a:hover

你應該記住，瀏覽器在處理選擇器時依照從右到左的原則，所以最右端的選擇器應該是最快的：#id或則.class：

div * {...} // bad
.list li {...} // bad
.list-item {...} // good
#list .list-item {...} // good

• 1.在你的腳本代碼中，儘量減小DOM操做。緩存全部東西，包括元素屬性以及對象（若是它們被重用的話）。當進行復雜的操做時，使用「孤立」元素會更好，以後能夠將其加到DOM中（所謂「孤立」元素是與DOM脫離，僅保存在內存中的元素）。

• 2.若是你使用jQuery來選擇元素，請聽從jQuery選擇器最佳實踐方案。

• 3.爲了改變元素的樣式，修改「類」的屬性是奏效的方法之一。執行這一改變時，處在DOM渲染樹的位置越深越好（這還有助於將邏輯與表象脫離）。

• 4.儘可能只給位置絕對或者固定的元素添加動畫效果。

• 5.在使用滾動時禁用複雜的懸停動效（好比，在中添加一個額外的不懸停類）。讀者能夠閱讀關於這個問題的一篇文章。

想了解更多的細節問題，你們也能夠看看這兩篇文章：

• 1.How browsers work？
• 2.Rendering: repaint, reflow/relayout, restyle

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本文系OneAPM工程師編譯整理。OneAPM是中國基礎軟件領域的新興領軍企業，能幫助企業用戶和開發者輕鬆實現：緩慢的程序代碼和SQL語句的實時抓取。想閱讀更多技術文章，請訪問OneAPM官方技術博客。