前端渲染机制及重绘/回流

渲染机制

渲染步骤

浏览器的渲染机制一般分为以下几个步骤:

1. 处理 HTML 并构建 DOM 树。
2. 处理 CSS 构建 CSSOM 树。
3. 将 DOM 与 CSSOM 合并成一个渲染树。
4. 根据渲染树来布局,计算每个节点的位置。
5. 调用 GPU 绘制,合成图层,显示在屏幕上。

注意:

  • 在构建 CSSOM 树时,会阻塞渲染,直至 CSSOM 树构建完成。并且构建 CSSOM 树是一个十分消耗性能的过程,所以应该尽量保证层级扁平,减少过度层叠,越是具体的 CSS 选择器,执行速度越慢
  • 当 HTML 解析到 script 标签时,会暂停构建 DOM, 完成后才会从暂停的地方重新开始。也就是说,如果你想首屏渲染的越快,就越不应该在首屏就加载 JS 文件。并且 CSS 也会影响 JS 的执行,只有当解析完样式表才会执行 JS,所以也可以认为这种情况下,CSS 也会暂停构建 DOM。

Load 和 DOMContentLoaded 区别

  • Load 事件触发代表页面中的 DOM,CSS,JS,图片已经全部加载完毕。
  • DOMContentLoaded 事件触发代表初始的 HTML 被完全加载和解析,不需要等待 CSS,JS,图片加载。

图层

一般来说,可以把普通文档流看成一个图层。特定的属性可以生成一个新的图层。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:translate3dtranslateZ
  • will-change
  • videoiframe 标签
  • 通过动画实现的 opacity 动画转换
  • position: fixed

重绘(Repaint)和回流(Reflow)

概念

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。

  • 重绘是 当节点需要更改外观而不会影响布局的,比如改变 colorbackground-colorvisibility等就叫称为重绘
  • 回流是 布局或者几何属性需要改变 就称为回流。

注意: 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。

会导致回流的操作:

  • 页面首次渲染
  • 浏览器窗口大小发生改变
  • 元素尺寸或位置发生改变
  • 元素内容变化(文字数量或图片大小等等)
  • 元素字体大小变化
  • 添加或者删除可见DOM元素
  • 激活CSS伪类(例如::hover
  • 查询某些属性或调用某些方法

一些常用且会导致回流的属性和方法:

  • clientWidthclientHeightclientTopclientLeft
  • offsetWidthoffsetHeightoffsetTopoffsetLeft
  • scrollWidthscrollHeightscrollTopscrollLeft
  • scrollIntoView()scrollIntoViewIfNeeded()
  • getComputedStyle()
  • getBoundingClientRect()
  • scrollTo()

重绘和回流与Event loop关系

很多人不知道的是,重绘和回流其实和 Event loop 有关。

1. 当 Event loop 执行完 Microtasks 后,会判断 document 是否需要更新。因为浏览器是 60Hz 的刷新率,每 16ms 才会更新一次。
2. 然后判断是否有 resize 或者 scroll ,有的话会去触发事件,所以 resizescroll 事件也是至少 16ms 才会触发一次,并且自带节流功能。
3. 判断是否触发了 media query
4. 更新动画并且发送事件
5. 判断是否有全屏操作事件
6. 执行 requestAnimationFrame 回调
7. 执行 IntersectionObserver 回调,该方法用于判断元素是否可见,可以用于懒加载上,但是兼容性不好
8. 更新界面
9. 以上就是一帧中可能会做的事情。如果在一帧中有空闲时间,就会去执行 requestIdleCallback 回调。

减少重绘和回流

  • 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)
  • 把 DOM 离线后修改,比如:先把 DOM 给 display:none (有一次 Reflow),然后你修改 100 次,然后再把它显示出来
  • 不要把 DOM 结点的属性值放在一个循环里当成循环里的变量
  • 不要使用 table 布局,可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局
  • 动画实现的速度的选择,动画速度越快,回流次数越多,也可以选择使用 requestAnimationFrame
  • CSS 选择符从右往左匹配查找,避免 DOM 深度过深
  • 将频繁运行的动画变为图层,图层能够阻止该节点回流影响别的元素。比如对于 video 标签,浏览器会自动将该节点变为图层。

CSS

  • 避免使用table布局。
  • 尽可能在DOM树的最末端改变class
  • 避免设置多层内联样式。
  • 将动画效果应用到position属性为absolutefixed的元素上。
  • 避免使用CSS表达式(例如:calc())。

JavaScript

  • 避免频繁操作样式,最好一次性重写style属性,或者将样式列表定义为class并一次性更改class属性。
  • 避免频繁操作DOM,创建一个documentFragment,在它上面应用所有DOM操作,最后再把它添加到文档中。
  • 也可以先为元素设置display: none,操作结束后再把它显示出来。因为在display属性为none的元素上进行的DOM操作不会引发回流和重绘。
  • 避免频繁读取会引发回流/重绘的属性,如果确实需要多次使用,就用一个变量缓存起来。
  • 对具有复杂动画的元素使用绝对定位,使它脱离文档流,否则会引起父元素及后续元素频繁回流。
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