为什么每个前端开发者都要理解网页渲染?

今天我要将关注点放到网页渲染以及其重要性上。虽然已经有很多文章提到过这个主题了,但大部分信息都是零碎的片段。为了思考这件事情,我需要研究很多信息的来源。这也就是为什么我觉得我应该写这篇文章的原因。我相信这篇文章对新手会很有用,并且对想刷新和巩固他们已经了解的东西的高手也同样适用。

渲染应该从最开始当页面布局被定义时就进行优化,样式和脚本在页面渲染中扮演着非常重要的角色。专业人员知道一些技巧以避免一些性能问题。

这篇文章不会深入研究浏览器的技术细节,而是提供一些通用的原则。不同浏览器引擎工作原理不同,这就使特定浏览器的学习更加复杂。

浏览器是怎样渲染一个页面的?

我们从浏览器渲染页面的大概过程开始说起:

  1. 由从服务器接收到的 HTML 形成 DOM(文档对象模型)。
  2. 样式被加载和解析,形成 CSSOM(CSS 对象模型)。
  3. 紧接着 DOM 和 CSSOM 创建了一个渲染树,这个渲染树是一些被渲染对象的集合( Webkit 分别叫它们”renderer”和”render object”,而在Gecko 引擎中叫”frame”)。除了不可见的元素(比如 head 标签和一些有 display:none 属性的元素),渲染树映射了 DOM 的结构。在渲染树中,每一个文本字符串都被当做一个独立的 renderer。每个渲染对象都包含了与之对应的计算过样式的DOM 对象(或者一个文本块)。换句话说,渲染树描述了 DOM 的直观的表现形式。
  4. 对每个渲染元素来说,它的坐标是经过计算的,这被叫做“布局(layout)”。浏览器使用一种只需要一次处理的“流方法”来布局所有元素(tables需要多次处理)。
  5. 最后,将布局显示在浏览器窗口中,这个过程叫做“绘制(painting)”。

重绘

当在页面上修改了一些不需要改变定位的样式的时候(比如background-color,border-color,visibility),浏览器只会将新的样式重新绘制给元素(这就叫一次“重绘”或者“重新定义样式”)。

重排

当页面上的改变影响了文档内容、结构或者元素定位时,就会发生重排(或称“重新布局”)。重排通常由以下改变触发:

  • DOM 操作(如元素增、删、改或者改变元素顺序)。
  • 内容的改变,包括 Form 表单中文字变化。
  • 计算或改变 CSS 属性。
  • 增加或删除一个样式表。
  • 改变”class”属性。
  • 浏览器窗口的操作(改变大小、滚动窗口)。
  • 激活伪类(如:hover状态)。

浏览器如何优化渲染?

浏览器尽最大努力限制重排的过程仅覆盖已更改的元素的区域。举个例子,一个 position 为 absolue 或 fixed 的元素的大小变化只影响它自身和子孙元素,而对一个 position 为 static 的元素做同样的操作就会引起所有它后面元素的重排。

另一个优化就是当运行一段Jjavascript 代码的时候,浏览器会将一些修改缓存起来,然后当代码执行的时候,一次性的将这些修改执行。举例来说,这段代码会触发一次重绘和一次重排:

如上面所说,访问一个元素的属性会进行一次强制重排。如果我们给上面的代码加上一行读取元素属性的代码,这个情况就会出现:

上面这段代码的结果就是,进行了两次重排。因此,为了提高性能,你应该讲读取元素属性的代码组织在一起(细节的例子可以看JSBin上的代码)。

有一种情况是必须触发一次强制重排的。例如:给元素改变同一个属性两次(比如margin-left),一开始设置100px,没有动画,然后通过动画的形式将值改为50px。具体可以看例子,当然,我在这里会讲更多的细节。

我们从一个有transition的CSS class开始:

然后进行实现:

上面的实现没有按照期望的运行。所有的修改都被浏览器缓存了,只在上面这段代码的最后才会执行。我们需要的是一次强制重排,我们可以通过进行以下修改来实现:

现在这段代码如我们所期望的运行了。

实际的优化建议

汇总了一些有用的信息,我建议以下几点:

  • 创建合法的 HTML 和 CSS ,别忘了制定文件编码,Style 应该写在 head 标签中,script 标签应该加载 body 标签结束的位置。
  • 试着简化和优化 CSS 选择器(这个优化点被大多数使用 CSS 预处理器的开发者忽略了)。将嵌套层数控制在最小。以下是 CSS 选择器的性能排行(从最快的开始):
  1. ID选择器:#id
  2. class选择器: .class
  3. 标签: div
  4. 相邻的兄弟元素:a + i
  5. 父元素选择器: ul > li
  6. 通配符选择器: *
  7. 伪类和伪元素: a:hover ,你应该记住浏览器处理选择器是从右向左的,这也就是为什么最右面的选择器会更快——#id.class
  1. 在你的脚本中,尽可能的减少 DOM 的操作。把所有东西都缓存起来,包括属性和对象(如果它可被重复使用)。进行复杂的操作的时候,最好操作一个“离线”的元素(“离线”元素的意思是与 DOM 对象分开、仅存在内存中的元素),然后将这个元素插入到 DOM 中。
  2. 如果你使用 jQuery,遵循jQuery 选择器最佳实践
  3. 要改变元素的样式,修改“class”属性是最高效的方式之一。你要改变 DOM 树的层次越深,这一条就越高效(这也有助于将表现和逻辑分开)。
  4. 尽可能的只对 position 为 absolute 或 fix 的元素做动画。
  5. 当滚动时禁用一些复杂的 :hover 动画是一个很好的主意(例如,给 body 标签加一个 no-hover 的 class)关于这个主题的文章

想了解更多的细节,可以看一下这些文章:

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

希望这篇文章能够对你有所帮助!

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关于作者:Moejser

搜狐畅游 前端开发工程师,新浪微博:@刘剑锋_F2E 个人主页 · 我的文章 · 10

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