前端性能优化之回流重绘_前端 回流

首先，我们需要先明白一个问题

用户请求的资源到达渲染引擎后如何工作？

1. 构建DOM树
2. 构建CSSOM树和样式计算
3. 构建渲染树

下面是网上的一张图片，可以很清晰的说明前三步

4. 布局阶段

布局阶段会从渲染树的根节点开始遍历，然后确定每个节点对象在页面上的确切的大小和位置，所有相对的测量值也都会被转换为屏幕内的绝对像素值。

5. 绘制

浏览器主进程将默认的图层（普通文档流的元素）和多个独立图层交给GPU进程，GPU进程再将各个图层合成，最终显示在屏幕上。
哪些元素会独立图层？ <video><iframe><canvas>等。
下面是一张网站的图层图片，可见，所有元素并不是都在一个图层上展示。

理解了网页渲染页面的过程，也明白了图层，下面来看一下什么是回流？什么是重绘？

什么是重绘？

当渲染树中的一些元素需要更新属性，而这些属性只是影响元素的外观，风格，而不会影响布局的，比如background-color。则就叫称为重绘。

哪些元素会导致重绘？

Color
Border-style
Border-radius
Visibility
Text-decoration
Background
Background-img
Outline-color
Box-shadow
……
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

什么是回流？

当渲染树中的一部分(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。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，因为要构建渲染树。
引发问题：回流的代价要远高于重绘，回流会造成重绘，重绘不一定回流。回流浏览器需要重新渲染页面，从而影响性能。

哪些因素会导致回流？

• 添加或删除可见的元素
• 元素位置改变
• 元素尺寸改变：边距，填充，边框，宽度和高度
• 页面渲染初始化
• 浏览器窗口尺寸改变：resize 事件发生时
• 获取元素的偏移量属性，例如：
  scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、offsetTop、offsetLeft、offsetWidth、offsetHeight，浏览器为了保证值的正确性，会回流取最新的值
  等等…

哪些元素会导致回流？

• 与盒子模型有关的属性

width 
Height
Padding
Margin
Display
Border-width
Border 
1
2
3
4
5
6
7

• 与位置和浮动有关的

width 
Height
Padding
Margin
Display
Border-width
Border 
1
2
3
4
5
6
7

• 与文字和行间距等等有关的

width 
Height
Padding
Margin
Display
Border-width
Border 
1
2
3
4
5
6
7

我们既然明白了什么是重绘和回流，以及哪些因素和元素导致了回流和重绘，并且明白了重绘回流在页面渲染过程中造成哪些影响，那我们如何优化呢？

浏览器渲染层面如何优化？

主要从下面两个方面来避免发生重绘回流

1. 将频繁回流的DOM元素作为一个独立的图层，那么这个DOM元素的回流只影响这一个图层，其他图层不会受影响。
2. 避免使用触发回流的css属性。

优化举例

• 对于动画新建图层，对于频繁变化的元素应该为其加一个 transform 属性， transform:
  translateZ(0px);使用这个属性会开启GPU加速，浏览器会认为这种情况重绘比较频繁，默认会单独变成一个图层。
• 对于视频使用video 标签。
• gif图会频繁触发重绘，但是它在标签中，所以没有独立图层，我们可以将其独立出来图层，这样可以使重绘的范围变小。
• 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
• 不要逐条的修改DOM的样式，如果想修改一个DOM节点的多个css属性值，可以预先定义好class，一次性修改
• 不要把DOM节点的属性值放在一个循环里当成循环里的变量
• 使用translate替代top

下面拿几个具体的例子来展示：

1. 多次改变DOM元素的属性，并不会像之前说的那样，引发多次回流重绘，而是将这些合并为一次，因为浏览器中有缓冲机制，通过这个缓冲机制，能够减少回流重绘的次数，比如控制在100ms周期内，多次回流重绘合并为一次，这属于浏览器自身的性能优化。

由上面结果可以看出，多次改变DOM的属性，并不会发生多次回流重绘，事实上，只导致了一次，但是我们还是要做自己代码的优化，尽量减少回流重绘的次数，我们不能让浏览器自身的机制来保证代码的性能，每个浏览器自身的优化性能也都不同，所以我们尽量使我们写出来的代码变得强壮。
2. 循环中获取offsetWidth

结果如下：回流发生了100次，也就是获取多少次offsetTop，就发生了多少次回流，并且根据下面的图片可以看出，已经报红色了，因为这其中进行了100次的强制性回流，事实上，获取offsetTop这个属性的时候，已经不再遵循上面讲的浏览器自身性能优化的规律了，获取一次，会留一次。


为什么会导致这个问题呢？
因为我们在读取元素offsetTop之前，先在该元素中添加了一个新的元素，浏览器为了给我们最新的offsetTop值，需要重新布局来获取。
如果在获取值之前，不对该元素进行写的操作，会怎样呢？


事实上，读写分离后，值发生了一次回流。
抛开读写分离这件事，那上面的例子我们应该如何优化呢，可以将获取的offsetTop的值取出来之后作为缓存，不要每次循环都获取。


对于这个例子，也有人说，是因为每次循环中都需要读写DOM元素导致的性能降低，JS每次都读写DOM元素无疑会大大降低性能，但不会发生回流。

3. 合理利用GPU硬件加速

在做各种前端动画实现时，充分利用GPU加速，可以使动画更加流畅，用户体验更好，利用GPU这种硬件层次的加速，我们永远不用担心会触及它的上限，因为在触及上限前，一定先会触发浏览器的上限。

一些css3的属性会触发GPU加速：

1. Translate：有translateX,translateY,translate3D等，主要用于处理图像的平移。
2. Rotate：同样也有x,y,z轴的转换，主要用来处理图像的转换。
3. Scale：主要用于处理图像的缩放。
4. opacity：用于改变图像的透明度。
5. Filter：滤镜。

上述的几大效果都会触发浏览器的GPU加速机制。在做动画时，尽量通过css3的动画代替传统的定时器轮询，用改变top/left/width/height值得方式来完成动画的渲染。这样既可以做出优美的动画，也不会对渲染性能造成影响。

4.将频繁引发页面回流的元素独立图层

重绘和回流对页面渲染期间的性能影响很大，动画的元素会频繁的触发页面的回流，为了减少动画元素对其他元素的影响，从而减少页面重绘回流的次数，我们需要将动画元素提升为独立层。

动画会频繁触发回流和重绘


独立图层后不再发生回流

既然将元素独立图层后不会发生回流重绘，或者说重绘的范围大大缩小，那么是不是只要将元素独立图层就一定能提高性能呢？

对于类似动画元素这种频繁引发页面回流重绘的元素来说，独立出来一个图层是能更好的提高渲染方面的性能，但是创建一个图层并不是免费的，它需要消耗额外的内存和管理资源。在内存资源有限的设备上，合成层带来的性能改善，可能远远赶不上过多合成层开销给页面性能带来的负面影响。比如一些较旧的手机和电脑，开启加速，无论是电池还是发热量都会比平时高。
同时，由于每个渲染层的纹理都需要上传到GPU处理，因此我们还需要考虑CPU和GPU之间的带宽问题，以及有多大内存供GPU处理这些纹理。

元素未独立图层


元素独立图层


以上文章为个人理解加上实践结果，如有理解不正确的地方，还请指正，感激不尽。