阮一峰：网页性能管理详解(1)

你遇到过性能很差的网页吗？

这种网页响应非常缓慢，占用大量的 CPU 和内存，浏览起来常常有卡顿，页面的动画效果也不流畅。

你会有什么反应？我猜想，大多数用户会关闭这个页面，改为访问其他网站。作为一个开发者，肯定不愿意看到这种情况，怎样才能提高性能呢？

本文将详细介绍性能问题的出现原因，以及解决方法。

一、网页生成的过程

要理解网页性能为什么不好，就要了解网页是怎么生成的。

网页的生成过程，大致可以分成五步。

1. HTML 代码转化成 DOM
2. CSS 代码转化成 CSSOM（CSS Object Model）
3. 结合 DOM 和 CSSOM，生成一棵渲染树（包含每个节点的视觉信息）
4. 生成布局（layout），即将所有渲染树的所有节点进行平面合成
5. 将布局绘制（paint）在屏幕上

这五步里面，第一步到第三步都非常快，耗时的是第四步和第五步。

"生成布局"（flow）和"绘制"（paint）这两步，合称为"渲染"（render）。

二、重排和重绘

网页生成的时候，至少会渲染一次。用户访问的过程中，还会不断重新渲染。

以下三种情况，会导致网页重新渲染。

1. 修改 DOM
2. 修改样式表
3. 用户事件（比如鼠标悬停、页面滚动、输入框键入文字、改变窗口大小等等）

重新渲染，就需要重新生成布局和重新绘制。前者叫做"重排"（reflow），后者叫做"重绘"（repaint）。

需要注意的是，"重绘"不一定需要"重排"，比如改变某个网页元素的颜色，就只会触发"重绘"，不会触发"重排"，因为布局没有改变。但是，"重排"必然导致"重绘"，比如改变一个网页元素的位置，就会同时触发"重排"和"重绘"，因为布局改变了。

三、对于性能的影响

重排和重绘会不断触发，这是不可避免的。但是，它们非常耗费资源，是导致网页性能低下的根本原因。

提高网页性能，就是要降低"重排"和"重绘"的频率和成本，尽量少触发重新渲染。

前面提到，DOM 变动和样式变动，都会触发重新渲染。但是，浏览器已经很智能了，会尽量把所有的变动集中在一起，排成一个队列，然后一次性执行，尽量避免多次重新渲染。

div.style.color = 'blue'; 
div.style.marginTop = '30px'; 

上面代码中，div 元素有两个样式变动，但是浏览器只会触发一次重排和重绘。

如果写得不好，就会触发两次重排和重绘。

div.style.color = 'blue'; 
var margin = parseInt (div.style.marginTop); 
div.style.marginTop = (margin + 10) + 'px'; 

上面代码对 div 元素设置背景色以后，第二行要求浏览器给出该元素的位置，所以浏览器不得不立即重排。

一般来说，样式的写操作之后，如果有下面这些属性的读操作，都会引发浏览器立即重新渲染。

1. offsetTop/offsetLeft/offsetWidth/offsetHeight
2. scrollTop/scrollLeft/scrollWidth/scrollHeight
3. clientTop/clientLeft/clientWidth/clientHeight
4. getComputedStyle ()

所以，从性能角度考虑，尽量不要把读操作和写操作，放在一个语句里面。

// bad 
div.style.left = div.offsetLeft + 10 + "px"; 
div.style.top = div.offsetTop + 10 + "px"; 
 
// good 
var left = div.offsetLeft; 
var top  = div.offsetTop; 
div.style.left = left + 10 + "px"; 
div.style.top = top + 10 + "px"; 

一般的规则是：

1. 样式表越简单，重排和重绘就越快。
2. 重排和重绘的 DOM 元素层级越高，成本就越高。
3. table 元素的重排和重绘成本，要高于 div 元素

四、提高性能的九个技巧

有一些技巧，可以降低浏览器重新渲染的频率和成本。

第一条是上一节说到的，DOM 的多个读操作（或多个写操作），应该放在一起。不要两个读操作之间，加入一个写操作。

第二条，如果某个样式是通过重排得到的，那么最好缓存结果。避免下一次用到的时候，浏览器又要重排。

第三条，不要一条条地改变样式，而要通过改变 class，或者 csstext 属性，一次性地改变样式。

// bad 
var left = 10; 
var top = 10; 
el.style.left = left + "px"; 
el.style.top  = top  + "px"; 
 
// good  
el.className += " theclassname"; 
 
// good 
el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;"; 

第四条，尽量使用离线 DOM，而不是真实的网面 DOM，来改变元素样式。比如，操作 Document Fragment 对象，完成后再把这个对象加入 DOM。再比如，使用 cloneNode () 方法，在克隆的节点上进行操作，然后再用克隆的节点替换原始节点。

第五条，先将元素设为 display: none （需要 1 次重排和重绘），然后对这个节点进行 100 次操作，最后再恢复显示（需要 1 次重排和重绘）。这样一来，你就用两次重新渲染，取代了可能高达 100 次的重新渲染。

第六条，position 属性为 absolute 或 fixed 的元素，重排的开销会比较小，因为不用考虑它对其他元素的影响。

第七条，只在必要的时候，才将元素的 display 属性为可见，因为不可见的元素不影响重排和重绘。另外，visibility : hidden 的元素只对重排有影响，不影响重绘。

第八条，使用虚拟 DOM 的脚本库，比如 React 等。

第九条，使用 window.requestAnimationFrame ()、window.requestIdleCallback () 这两个方法调节重新渲染（详见后文）。

五、刷新率

很多时候，密集的重新渲染是无法避免的，比如 scroll 事件的回调函数和网页动画。

网页动画的每一帧（frame）都是一次重新渲染。每秒低于 24 帧的动画，人眼就能感受到停顿。一般的网页动画，需要达到每秒 30 帧到 60 帧的频率，才能比较流畅。如果能达到每秒 70 帧甚至 80 帧，就会极其流畅。

大多数显示器的刷新频率是 60Hz，为了与系统一致，以及节省电力，浏览器会自动按照这个频率，刷新动画（如果可以做到的话）。

所以，如果网页动画能够做到每秒 60 帧，就会跟显示器同步刷新，达到最佳的视觉效果。这意味着，一秒之内进行 60 次重新渲染，每次重新渲染的时间不能超过 16.66 毫秒。

一秒之间能够完成多少次重新渲染，这个指标就被称为"刷新率"，英文为 FPS（frame per second）。60 次重新渲染，就是 60FPS。

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