為什么說JavaScript中的DOM操作很慢
為什么說JavaScript中的DOM操作很慢
盡量注意避免上面說到的問題，但如果用庫，比如jQuery的話，layout的問題出在庫本身的抽象上。像React引入自己的組件模型，用過virtual DOM來減少DOM操作，并可以在每次state改變時僅有一次layout，我不知道內部有沒有用requestAnimationFrame之類的，感覺要做好一個View層就挺有難度的，之后準備學學React的代碼。
一直都聽說DOM很慢，要盡量少的去操作DOM，于是就想進一步去探究下為什么大家都會這樣說，在網上學習了一些資料，這邊整理出來。
首先，DOM對象本身也是一個js對象，所以嚴格來說，并不是操作這個對象慢，而是說操作了這個對象后，會觸發一些瀏覽器行為，比如布局 （layout）和繪制（paint）。下面主要先介紹下這些瀏覽器行為，闡述一個頁面是怎么最終被呈現出來的，另外還會從代碼的角度，來說明一些不好的 實踐以及一些優化方案。
瀏覽器是如何呈現一張頁面的
一個瀏覽器有許多模塊，其中負責呈現頁面的是渲染引擎模塊，比較熟悉的有WebKit和Gecko等，這里也只會涉及這個模塊的內容。
先用文字大致闡述下這個過程：
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解析HTML，并生成一棵DOM tree
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解析各種樣式并結合DOM tree生成一棵Render tree
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對Render tree的各個節點計算布局信息，比如box的位置與尺寸
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根據Render tree并利用瀏覽器的UI層進行繪制
其中DOM tree和Render tree上的節點并非一一對應，比如一個” display:none" 的節點就只會存在于DOM tree上，而不會出現在Render tree上，因為這個節點不需要被繪制。
上圖是Webkit的基本流程，在術語上和Gecko可能會有不同，這里貼上Gecko的流程圖，不過文章下面的內容都會統一使用Webkit的術語。
影響頁面呈現的因素有許多，比如link的位置會影響首屏呈現等。但這里主要集中討論與layout相關的內容。
paint是一個耗時的過程，然而layout是一個更耗時的過程，我們無法確定layout一定是自上而下或是自下而上進行的，甚至一次layout會牽涉到整個文檔布局的重新計算。
但是layout是肯定無法避免的，所以我們主要是要最小化layout的次數。
什么情況下瀏覽器會進行layout
在考慮如何最小化layout次數之前，要先了解什么時候瀏覽器會進行layout。
layout（reflow）一般被稱為布局，這個操作是用來計算文檔中元素的位置和大小，是渲染前重要的一步。在HTML第一次被加載的時候，會有一次layout之外，js腳本的執行和樣式的改變同樣會導致瀏覽器執行layout，這也是本文的主要要討論的內容。
一般情況下，瀏覽器的layout是lazy的，也就是說：在js腳本執行時，是不會去更新DOM的，任何對DOM的修改都會被暫存在一個隊列中，在當前js的執行上下文完成執行后，會根據這個隊列中的修改，進行一次layout。
然而有時希望在js代碼中立刻獲取最新的DOM節點信息，瀏覽器就不得不提前執行layout，這是導致DOM性能問題的主因。
如下的操作會打破常規，并觸發瀏覽器執行layout：
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通過js獲取需要計算的DOM屬性
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添加或刪除DOM元素
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resize瀏覽器窗口大小
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改變字體
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css偽類的激活，比如:hover
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通過js修改DOM元素樣式且該樣式涉及到尺寸的改變
我們來通過一個例子直觀的感受下：
// Read var h1 = element1.clientHeight; // Write (invalidates layout) element1.style.height = (h1 * 2) + 'px'; // Read (triggers layout) var h2 = element2.clientHeight; // Write (invalidates layout) element2.style.height = (h2 * 2) + 'px'; // Read (triggers layout) var h3 = element3.clientHeight; // Write (invalidates layout) element3.style.height = (h3 * 2) + 'px';
clientHeight，這個屬性是需要計算得到的，于是就會觸發瀏覽器的一次layout。我們來利用chrome（v47.0）的開發者工具看下（截圖中的timeline record已經經過篩選，僅顯示layout）：
上面的例子中，代碼首先修改了一個元素的樣式，接下來讀取另一個元素的 clientHeight 屬性，由于之前的修改導致當前DOM被標記為臟，為了保證能準確的獲取這個屬性，瀏覽器會進行一次layout（我們發現chrome的開發者工具良心的提示了我們這個性能問題）。
優化這段代碼很簡單，預先讀取所需要的屬性，在一起修改即可。
// Read var h1 = element1.clientHeight; var h2 = element2.clientHeight; var h3 = element3.clientHeight; // Write (invalidates layout) element1.style.height = (h1 * 2) + 'px'; element2.style.height = (h2 * 2) + 'px'; element3.style.height = (h3 * 2) + 'px';
看下這次的情況：
下面再介紹一些其他的優化方案。
最小化layout的方案
上面提到的一個批量讀寫是一個，主要是因為獲取一個需要計算的屬性值導致的，那么哪些值是需要計算的呢？
這個鏈接里有介紹大部分需要計算的屬性： http://gent.ilcore.com/2011/03/how-not-to-trigger-layout-in-webkit.html
再來看看別的情況：
面對一系列DOM操作
針對一系列DOM操作（DOM元素的增刪改），可以有如下方案：
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documentFragment
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display: none
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cloneNode
比如（僅以documentFragment為例）：
var fragment = document.createDocumentFragment();
for (var i=0; i < items.length; i++){
var item = document.createElement("li");
item.appendChild(document.createTextNode("Option " + i);
fragment.appendChild(item);
}
list.appendChild(fragment);
這類優化方案的核心思想都是相同的，就是先對一個不在Render tree上的節點進行一系列操作，再把這個節點添加回Render tree，這樣無論多么復雜的DOM操作，最終都只會觸發一次layout。
面對樣式的修改
針對樣式的改變，我們首先需要知道并不是所有樣式的修改都會觸發layout，因為我們知道layout的工作是計算RenderObject的尺寸和大小信息，那么我如果只是改變一個顏色，是不會觸發layout的。
這里有一個網站 CSS triggers ，詳細列出了各個CSS屬性對瀏覽器執行layout和paint的影響。
像下面這種情況，和上面講優化的部分是一樣的，注意下讀寫即可。
elem.style.height = "100px"; // mark invalidated elem.style.width = "100px"; elem.style.marginRight = "10px"; elem.clientHeight // force layout here
但是要提一下動畫，這邊講的是js動畫，比如：
function animate (from, to) {
if (from === to) return
requestAnimationFrame(function () {
from += 5
element1.style.height = from + "px"
animate(from, to)
})
}
animate(100, 500)
動畫的每一幀都會導致layout，這是無法避免的，但是為了減少動畫帶來的layout的性能損失，可以將動畫元素絕對定位，這樣動畫元素脫離文本流，layout的計算量會減少很多。
使用requestAnimationFrame
任何可能導致重繪的操作都應該放入 requestAnimationFrame
在現實項目中，代碼按模塊劃分，很難像上例那樣組織批量讀寫。那么這時可以把寫操作放在 requestAnimationFrame 的callback中，統一讓寫操作在下一次paint之前執行。
// Read
var h1 = element1.clientHeight;
// Write
requestAnimationFrame(function() {
element1.style.height = (h1 * 2) + 'px';
});
// Read
var h2 = element2.clientHeight;
// Write
requestAnimationFrame(function() {
element2.style.height = (h2 * 2) + 'px';
});
可以很清楚的觀察到Animation Frame觸發的時機，MDN上說是在paint之前觸發，不過我估計是在js腳本交出控制權給瀏覽器進行DOM的invalidated check之前執行。
其他注意點
除了由于觸發了layout而導致性能問題外，這邊再列出一些其他細節：
緩存選擇器的結果，減少DOM查詢。這里要特別提下HTMLCollection。HTMLCollection是通過 document.getElementByTagName 得到的對象類型，和數組類型很類似但是每次獲取這個對象的一個屬性，都相當于進行一次DOM查詢：
var divs = document.getElementsByTagName("div");
for (var i = 0; i < divs.length; i++){ //infinite loop
document.body.appendChild(document.createElement("div"));
}
比如上面的這段代碼會導致無限循環，所以處理HTMLCollection對象的時候要做些緩存。
另外，減少DOM元素的嵌套深度并優化css，去除無用的樣式對減少layout的計算量有一定幫助。
在DOM查詢時， querySelector 和 querySelectorAll 應該是最后的選擇，它們功能最強大，但執行效率很差，如果可以的話，盡量用其他方法替代。
下面兩個jsperf的鏈接，可以對比下性能。
1） https://jsperf.com/getelementsbyclassname-vs-queryselectorall/162
2） http://jsperf.com/getelementbyid-vs-queryselector/218
自己對View層的想法
上面的內容理論方面的東西偏多，從實踐的角度來看，上面討論的內容，正好是View層需要處理的事情。已經有一個庫FastDOM來做這個事情，不過它的代碼是這樣的：
fastdom.read(function() {
console.log('read');
});
fastdom.write(function() {
console.log('write');
});
問題很明顯，會導致 callback hell ，并且也可以預見到像FastDOM這樣的imperative的代碼缺乏擴展性，關鍵在于用了 requestAnimationFrame 后就變成了異步編程的問題了。要讓讀寫狀態同步，那必然需要在DOM的基礎上寫個Wrapper來內部控制異步讀寫，不過都到了這份上，感覺可以考慮直接上React了……
總之，盡量注意避免上面說到的問題，但如果用庫，比如jQuery的話，layout的問題出在庫本身的抽象上。像React引入自己的組件模型，用過virtual DOM來減少DOM操作，并可以在每次state改變時僅有一次layout，我不知道內部有沒有用 requestAnimationFrame 之類的，感覺要做好一個View層就挺有難度的，之后準備學學React的代碼。希望自己一兩年后會過來再看這個問題的時候，可以有些新的見解。
參考