介绍回流与重绘(Reflow & Repaint),以及如何进行优化?

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介绍回流与重绘(Reflow & Repaint),以及如何进行优化?

前言

回流与重绘对于前端来说可以说是非常重要的知识点了,我们不仅需要知道什么是回流与重绘,还需要知道如何进行优化。一个页面从加载到完成,首先是构建DOM树,然后根据DOM节点的几何属性形成render树(渲染树),当渲染树构建完成,页面就根据DOM树开始布局了,渲染树也根据设置的样式对应的渲染这些节点。在这个过程中,回流与DOM树,渲染树有关,重绘与渲染树有关。

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页面渲染过程

render.png

  • 解析HTML构建DOM Tree
  • 解析CSS构建CSSOM Tree
  • 构建渲染树(Render Tree),渲染树🌲只包含渲染网页所需的节点

为构建渲染树,浏览器大体上完成了下列工作:

  1. 从 DOM 树的根节点开始遍历每个可见节点。
    • 某些节点不可见(例如脚本标记、元标记等),因为它们不会体现在渲染输出中,所以会被忽略。
    • 某些节点通过 CSS 隐藏(例如display: none),因此在渲染树中也会被忽略。
  2. 对于每个可见节点,为其找到适配的 CSSOM 规则并应用它们。
  3. 发射可见节点,连同其内容和计算的样式。

Note: 请注意 visibility: hiddendisplay: none 是不一样的。前者隐藏元素,但元素仍占据着布局空间(即将其渲染成一个空框),而后者 (display: none) 将元素从渲染树中完全移除,元素既不可见,也不是布局的组成部分。

最终输出的渲染同时包含了屏幕上的所有可见内容及其样式信息。有了渲染树,我们就可以进入“布局”阶段。

  • 布局计算每个DOM对象的精确位置和大小
  • 渲染(绘制,合成),使用最终渲染树将像素渲染到屏幕上

有关页面渲染的过程可以看我之前的文章:超详细讲解页面加载过程,这里我们把重点放在重绘回流上。

什么是回流(Reflow)与重绘(Repaint)?

回流(Reflow)

当渲染树render tree中的一部分(或全部)因为元素的规模尺寸,布局,隐藏等改变而需要重新构建。这就称为回流(reflow)。每个页面至少需要一次回流,就是在页面第一次加载的时候,这时候是一定会发生回流的,因为要构建render tree。在回流的时候,浏览器会使渲染树中受到影响的部分失效,并重新构造这部分渲染树,完成回流后,浏览器会重新绘制受影响的部分到屏幕中,该过程称为重绘

简单来说,回流就是计算元素在设备内的确切位置和大小并且重新绘制

回流的代价要远大于重绘。并且回流必然会造成重绘,但重绘不一定会造成回流。

重绘(Repaint)

当渲染树render tree中的一些元素需要更新样式,但这些样式属性只是改变元素的外观,风格,而不会影响布局的,比如background-color。则就叫称为重绘(repaint)

简单来说,重绘就是将渲染树节点转换为屏幕上的实际像素,不涉及重新布局阶段的位置与大小计算

为什么不建议频繁操作DOM?

我们都知道操作DOM其实是非常耗性能的,所以我们不仅要避免去操作DOM,还要减少访问DOM的次数。

因为在浏览器中,DOMJS的实现,并不是在同一个引擎中完成的。DOM是属于渲染引擎中的东⻄,⽽JS⼜是JS引擎中的东⻄。当我们通过JS操作DOM的时候,就涉及到了两个线程之间的通信,那么势必会带来⼀些性能上的损耗。操作DOM次数⼀多,也就等同于⼀直在进⾏线程之间的通信,并且操作DOM可能还会带来重绘回流的情况,所以也就导致了性能上的问题。

把DOM和JavaScript各自想象成一个岛屿,它们之间用收费桥梁连接。 --《高性能JavaScript》

何时会发生回流(Reflow)与重绘(Repaint)?

会导致回流的操作:

  • 页面首次渲染(无法避免且开销最大的一次)
  • 浏览器窗口大小发生改变(resize事件)
  • 元素尺寸或位置发生改变(边距、宽高、边框等)
  • 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(font-size)
  • 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:

引起回流属性和方法------
widthheightmarginpadding
displayborder-widthborderposition
overflowfont-sizevertical-alignmin-height
clientWidthclientHeightclientTopclientLeft
offsetWidthoffsetHeightoffsetTopoffsetLeft
scrollWidthscrollHeightscrollTopscrollLeft
scrollIntoView()scrollTo()getComputedStyle()
getBoundingClientRect()scrollIntoViewIfNeeded()

为什么获取一些属性或调用方法也会导致回流?

因为以上属性和方法都需要返回最新的布局信息,因此浏览器不得不触发回流重绘来返回正确的值。

会导致重绘的属性

属性:------
colorborder-stylevisibilitybackground
text-decorationbackground-imagebackground-positionbackground-repeat
outline-coloroutlineoutline-styleborder-radius
outline-widthbox-shadowbackground-size

具体可以在这个网站查找CSS Triggers

浏览器的优化机制

由于每次重排都会造成额外的计算消耗,因此大多数浏览器都会通过队列化修改并批量执行来优化重排过程。浏览器会将修改操作放入到队列里,直到过了一段时间或者操作达到了一个阈值,才会进行批量修改并清空队列。但是,在获取布局信息的时候,会强制刷新队列,比如当你访问以下属性或者使用以下方法:

  • clientTop、clientLeft、clientWidth、clientHeight

  • offsetTop、offsetLeft、offsetWidth、offsetHeight

  • scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、scrollHeight

  • getComputedStyle()

  • getBoundingClientRect

  • 具体可以访问这个网站:paulirish

以上属性和方法都需要返回最新的布局信息,因此浏览器不得不清空队列,触发回流重绘来返回正确的值。因此,我们在修改样式的时候,最好避免使用上面列出的属性,他们都会刷新渲染队列。

如何减少回流(Reflow)与重绘(Repaint)?(优化)

合并对DOM样式的修改,采用css class来修改

const el = document.querySelector('.box')
el.style.margin = '5px'
el.style.borderRadius = '12px'
el.style.boxShadow = '1px 3px 4px #ccc'
复制代码

建议使用css class

.update{
  margin: 5px;
  border-dadius: 12px;
  box-shadow: 1px 3px 4px #ccc
}
const el = document.querySelector('.box')
el.classList.add('update')
复制代码

如果需要对DOM进行多次访问,尽量使用局部变量缓存该DOM

避免使用table布局,可能很⼩的⼀个⼩改动会造成整个table的重新布局

CSS选择符从右往左匹配查找,避免节点层级过多

DOM离线处理,减少回流重绘次数

离线的DOM不属于当前DOM树中的任何一部分,这也就意味着我们对离线DOM处理就不会引起页面的回流与重绘。

  • 使用display: none,上面我们说到了 (display: none) 将元素从渲染树中完全移除,元素既不可见,也不是布局的组成部分,之后在该DOM上的操作不会触发回流与重绘,操作完之后再将display属性改为显示,只会触发这一次回流与重绘。

​ 提醒⏰:visibility : hidden 的元素只对重绘有影响,不影响重排。

  • 通过 documentFragment 创建一个 dom 文档片段,在它上面批量操作 dom,操作完成之后,再添加到文档中,这样只会触发一次重排。
const el = document.querySelector('.box')
const fruits = ['front', 'nanjiu', 'study', 'code'];
const fragment = document.createDocumentFragment();
fruits.forEach(item => {
  const li = document.createElement('li');
  li.innerHTML = item;
  fragment.appendChild(li);
});
el.appendChild(fragment);
复制代码
  • 克隆节点,修改完再替换原始节点
const el = document.querySelector('.box')
const fruits = ['front', 'nanjiu', 'study', 'code'];
const cloneEl = el.cloneNode(true)
fruits.forEach(item => {
  const li = document.createElement('li');
  li.innerHTML = item;
  cloneEl.appendChild(li);
});
el.parentElement.replaceChild(cloneEl,el)
复制代码

DOM脱离普通文档流

使用absoultfixed让元素脱离普通文档流,使用绝对定位会使的该元素单独成为渲染树中 body 的一个子元素,重排开销比较小,不会对其它节点造成太多影响。

CSS3硬件加速(GPU加速)

使用css3硬件加速,可以让transform、opacity、filters这些动画不会引起回流重绘 。但是对于动画的其它属性,比如background-color这些,还是会引起回流重绘的,不过它还是可以提升这些动画的性能。

常见的触发硬件加速的css属性:

  • transform
  • opacity
  • filters
  • Will-change

将节点设置为图层

图层能够阻⽌该节点的渲染⾏为影响别的节点。⽐如对于video标签来说,浏览器会⾃动将该节点变为图层。

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