高性能JavaScript之重绘与重排

浏览器是怎样渲染一个页面的？

1，解析标签DOM:浏览器解析html源码，然后创建一个 DOM树。

在DOM树中，每一个HTML标签都有一个对应的节点，并且每一个文本也都会有一个对应的文本节点。

DOM树的根节点就是 documentElement，对应的是html标签。

2，渲染：浏览器解析CSS代码，计算出最终的样式数据。对CSS代码中非法的语法她会直接忽略掉。解析CSS的时候会按照如下顺序来定义优先级：浏览器默认设置，用户设置，外链样式，内联样式，html中的style。

3，布局：构建出DOM树，并且计算出样式数据后，下一步就是构建一个 渲染树（rendering tree）。渲染树和DOM树有点像，但是是有区别的。DOM树完全和html标签一一对应，但是渲染树会忽略掉不需要渲染的元素，比如head、display:none的元素等。渲染树中的每一个节点都存储有对应的css属性。

4，绘制：一旦渲染树创建好了，浏览器就可以根据渲染树直接把页面绘制到屏幕上。

2、什么是重排和重绘

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”），就是相当于渲染树需要重新计算…..。

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”）。

重绘是一个元素外观的改变所触发的浏览器行为，例如改变visibility、outline、背景色等属性。浏览器会根据元素的新属性重新绘制，使元素呈现新的外观。重绘不会带来重新布局，并不一定伴随重排。

重排是更明显的一种改变，可以理解为渲染树需要重新计算。重排的代价更大。

3、重排和重绘的代价究竟多大

重排和重绘的代价有多大？我们再回到前文那个过桥的例子上，细心的你可能会发现了，千倍的时间差并不是由于“过桥”一手造成的，每次“过桥”其实都伴随着重排和重绘，而耗能的绝大部分也正是在这里!

var times = 15000;

// code1 每次过桥+重排+重绘
console.time(1);
for(var i = 0; i < times; i++) {
document.getElementById('myDiv1').innerHTML += 'a';
}
console.timeEnd(1);

// code2 只过桥
console.time(2);
var str = '';
for(var i = 0; i < times; i++) {
var tmp = document.getElementById('myDiv2').innerHTML;
str += 'a';
}
document.getElementById('myDiv2').innerHTML = str;
console.timeEnd(2);

// code3
console.time(3);
var _str = '';
for(var i = 0; i < times; i++) {
_str += 'a';
}
document.getElementById('myDiv3').innerHTML = _str;
console.timeEnd(3);

// 1: 2874.619ms
// 2: 11.154ms
// 3: 1.282ms

数据是不会撒谎的，看到了吧，多次访问DOM对于重排和重绘来说，耗时简直不值一提了。

4、重排何时发生

很显然，每次重排，必然会导致重绘，那么，重排会在哪些情况下发生？

1、添加或者删除可见的DOM元素（DOM结构）

2、元素位置改变（DOM结构）

3、元素尺寸改变（DOM几何属性）

4、元素内容改变（例如：一个文本被另一个不同尺寸的图片替代）

5、页面渲染初始化（这个无法避免）

6、浏览器窗口尺寸改变

这些都是显而易见的，或许你已经有过这样的体会，不间断地改变浏览器窗口大小，导致UI反应迟钝（某些低版本IE下甚至直接挂掉），现在你可能恍然大悟，没错，正是一次次的重排重绘导致的！

4.1. DOM元素的几何属性变化

当DOM元素的几何属性变化时，渲染树中的相关节点就会失效，浏览器会根据DOM元素的变化重新构建渲染树中失效的节点。之后，会根据新的渲染树重新绘制这部分页面。而且，当前元素的重排也许会带来相关元素的重排。例如，容器节点的渲染树改变时，会触发子节点的重新计算，也会触发其后续兄弟节点的重排，祖先节点需要重新计算子节点的尺寸也会产生重排。最后，每个元素都将发生重绘。可见，重排一定会引起浏览器的重绘，一个元素的重排通常会带来一系列的反应，甚至触发整个文档的重排和重绘，性能代价是高昂的。

4.2 DOM树的结构变化

当DOM树的结构变化时，例如节点的增减、移动等，也会触发重排。浏览器引擎布局的过程，类似于树的前序遍历，是一个从上到下从左到右的过程。通常在这个过程中，当前元素不会再影响其前面已经遍历过的元素。所以，如果在body最前面插入一个元素，会导致整个文档的重新渲染，而在其后插入一个元素，则不会影响到前面的元素。

4.3 获取某些属性

浏览器引擎可能会针对重排做了优化。比如Opera，它会等到有足够数量的变化发生，或者等到一定的时间，或者等一个线程结束，再一起处理，这样就只发生一次重排。但除了渲染树的直接变化，当获取一些属性时，浏览器为取得正确的值也会触发重排。这样就使得浏览器的优化失效了。这些属性包括：

offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
scrollTop/Left/Width/Height
clientTop/Left/Width/Height
getComputedStyle(), or currentStyle in IE

5、渲染树变化的排队和刷新

思考下面代码：

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px');
// 重排, 重绘
$body.css('color', 'red');
// 重绘
$body.css('margin', '2px');
// 重排, 重绘
// 实际上只有一次重排和重绘被执行。

乍一想，元素的样式改变了三次，每次改变都会引起重排和重绘，所以总共有三次重排重绘过程，但是浏览器并不会这么笨，它会把三次修改“保存”起来（大多数浏览器通过队列化修改并批量执行来优化重排过程），一次完成！但是，有些时候你可能会（经常是不知不觉）强制刷新队列并要求计划任务立即执行。获取布局信息的操作会导致队列刷新，比如：4.3 获取某些属性

将上面的代码稍加修改：

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px');
$body.css('padding');
// 这里读取了一次元素的属性，一次强制重排就会发生。
$body.css('color', 'red');
$body.css('margin', '2px');

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

var ele = document.getElementById('myDiv');
ele.style.borderLeft = '1px';
ele.style.borderRight = '2px';

// here use offsetHeight
// ...
ele.style.padding = '5px';

因为offsetHeight属性需要返回最新的布局信息，因此浏览器不得不执行渲染队列中的“待处理变化”并触发重排以返回正确的值（即使队列中改变的样式属性和想要获取的属性值并没有什么关系），所以上面的代码，前两次的操作会缓存在渲染队列中待处理，但是一旦offsetHeight属性被请求了，队列就会立即执行，所以总共有两次重排与重绘。所以尽量不要在布局信息改变时做查询。

6、最小化重排和重绘

开发中，比较好的实践是尽量减少重排次数和缩小重排的影响范围。例如：

将多次改变样式属性的操作合并成一次操作。例如，

var changeDiv = document.getElementById(‘changeDiv’);
changeDiv.style.color = ‘#093′;
changeDiv.style.background = ‘#eee’;
changeDiv.style.height = ’200px’;

　　

　　可以合并为：CSS:

div.changeDiv {
background: #eee;
color: #093;
height: 200px;
}

　　JS操作:

document.getElementById(‘changeDiv’).className = ‘changeDiv’;

2、 由于display属性为none的元素不在渲染树中，对隐藏的元素操作不会引发其他元素的重排。如果要对一个元素进行复杂的操作时，可以先隐藏它，操作完成后再显示。这样只在隐藏和显示时触发2次重排。

3、　在内存中多次操作节点，完成后再添加到文档中去。例如要异步获取表格数据，渲染到页面。可以先取得数据后在内存中构建整个表格的html片段，再一次性添加到文档中去，而不是循环添加每一行。

7、fragment元素的应用

看如下代码，考虑一个问题：

<ul id='fruit'>
<li> apple </li>
<li> orange </li>
</ul>

如果代码中要添加内容为peach、watermelon两个选项，你会怎么做？

var lis = document.getElementById('fruit');
var li = document.createElement('li');
li.innerHTML = 'apple';
lis.appendChild(li);

var li = document.createElement('li');
li.innerHTML = 'watermelon';
lis.appendChild(li);

很容易想到如上代码，但是很显然，重排了两次，怎么破？前面我们说了，隐藏的元素不在渲染树中，太棒了，我们可以先把id为fruit的ul元素隐藏（display=none)，然后添加li元素，最后再显示，但是实际操作中可能会出现闪动，原因这也很容易理解。这时，fragment元素就有了用武之地了。

var fragment = document.createDocumentFragment();

var li = document.createElement('li');
li.innerHTML = 'apple';
fragment.appendChild(li);

var li = document.createElement('li');
li.innerHTML = 'watermelon';
fragment.appendChild(li);

document.getElementById('fruit').appendChild(fragment);

文档片段是个轻量级的document对象，它的设计初衷就是为了完成这类任务——更新和移动节点。文档片段的一个便利的语法特性是当你附加一个片断到节点时，实际上被添加的是该片断的子节点，而不是片断本身。只触发了一次重排，而且只访问了一次实时的DOM。

8、让元素脱离动画流

用展开/折叠的方式来显示和隐藏部分页面是一种常见的交互模式。它通常包括展开区域的几何动画，并将页面其他部分推向下方。

一般来说，重排只影响渲染树中的一小部分，但也可能影响很大的部分，甚至整个渲染树。浏览器所需要重排的次数越少，应用程序的响应速度就越快。因此当页面顶部的一个动画推移页面整个余下的部分时，会导致一次代价昂贵的大规模重排，让用户感到页面一顿一顿的。渲染树中需要重新计算的节点越多，情况就会越糟。

使用以下步骤可以避免页面中的大部分重排：

将需要多次重排的元素，position属性设为absolute或fixed，这样此元素就脱离了文档流，它的变化不会影响到其他元素。例如有动画效果的元素就最好设置为绝对定位。

9、总结

重排和重绘是DOM编程中耗能的主要原因之一，平时涉及DOM编程时可以参考以下几点：

尽量不要在布局信息改变时做查询（会导致渲染队列强制刷新）

同一个DOM的多个属性改变可以写在一起（减少DOM访问，同时把强制渲染队列刷新的风险降为0）

如果要批量添加DOM，可以先让元素脱离文档流，操作完后再带入文档流，这样只会触发一次重排（fragment元素的应用）

将需要多次重排的元素，position属性设为absolute或fixed，这样此元素就脱离了文档流，它的变化不会影响到其他元素。例如有动画效果的元素就最好设置为绝对定位。

以上就是高性能JavaScript 重排与重绘的全部介绍内容，大家可以结合上一篇高性能JavaScript之DOM编程一起学习，

希望这两篇文章可以帮到大家，解决大家这方面的疑惑。