為什么每個前端開發者都要理解頁面的渲染？

今天我要將關注點放到頁面渲染以及其重要性上。雖然已經有很多文章提到過這個主題了，但大部分信息都是零碎的片段。為了思考這件事情，我需要研究很多信息的來源。這也就是為什么我覺得我應該寫這篇文章的原因。我相信這篇文章對新手會很有用，并且對想刷新和鞏固他們已經了解的東西的高手也同樣適用。

渲染應該從最開始當頁面布局被定義時就進行優化，樣式和腳本在頁面渲染中扮演著非常重要的角色。專業人員知道一些技巧以避免一些性能問題。

這篇文章不會深入研究瀏覽器的技術細節，而是提供一些通用的原則。不同瀏覽器引擎工作原理不同，這就使特定瀏覽器的學習更加復雜。

瀏覽器是怎樣渲染一個頁面的？

我們從瀏覽器渲染頁面的大概過程開始說起：

1. 由從服務器接收到的 HTML 形成 DOM（文檔對象模型）。

2. 樣式被加載和解析，形成 CSSOM（CSS 對象模型）。

3. 緊接著 DOM 和 CSSOM 創建了一個渲染樹，這個渲染樹是一些被渲染對象的集合（ Webkit 分別叫它們”renderer”和”render object”，而在Gecko 引擎中叫”frame”）。除了不可見的元素（比如 head 標簽和一些有 display:none 屬性的元素），渲染樹映射了 DOM 的結構。在渲染樹中，每一個文本字符串都被當做一個獨立的 renderer。每個渲染對象都包含了與之對應的計算過樣式的DOM 對象（或者一個文本塊）。換句話說，渲染樹描述了 DOM 的直觀的表現形式。

4. 對每個渲染元素來說，它的坐標是經過計算的，這被叫做“布局(layout)”。瀏覽器使用一種只需要一次處理的“流方法”來布局所有元素（tables需要多次處理）。

5. 最后，將布局顯示在瀏覽器窗口中，這個過程叫做“繪制(painting)”。

重繪

當在頁面上修改了一些不需要改變定位的樣式的時候（比如background-color,border-color,visibility)，瀏覽器只會將新的樣式重新繪制給元素（這就叫一次“重繪”或者“重新定義樣式”）。

重排

當頁面上的改變影響了文檔內容、結構或者元素定位時，就會發生重排（或稱“重新布局”）。重排通常由以下改變觸發：

• DOM 操作（如元素增、刪、改或者改變元素順序）。

• 內容的改變，包括 Form 表單中文字的變化。

• 計算或改變 CSS 屬性。

• 增加或刪除一個樣式表。

• 改變”class”屬性。

• 瀏覽器窗口的操作（改變大小、滾動窗口）。

• 激活偽類（如:hover狀態）。

瀏覽器如何優化渲染？

瀏覽器盡最大努力限制重排的過程僅覆蓋已更改的元素的區域。舉個例子，一個 position 為 absolue 或 fixed 的元素的大小變化只影響它自身和子孫元素，而對一個 position 為 static 的元素做同樣的操作就會引起所有它后面元素的重排。

另一個優化就是當運行一段Jjavascript 代碼的時候，瀏覽器會將一些修改緩存起來，然后當代碼執行的時候，一次性的將這些修改執行。舉例來說，這段代碼會觸發一次重繪和一次重排：

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px'); // 重排, 重繪
$body.css('color', 'red'); // 重繪
$body.css('margin', '2px'); // 重排, 重繪
// 實際上只有一次重排和重繪被執行。

如上面所說，訪問一個元素的屬性會進行一次強制重排。如果我們給上面的代碼加上一行讀取元素屬性的代碼，這個情況就會出現：

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px');
$body.css('padding'); // 這里讀取了一次元素的屬性，一次強制重排就會發生。
$body.css('color', 'red');
$body.css('margin', '2px');

上面這段代碼的結果就是，進行了兩次重排。因此，為了提高性能，你應該講讀取元素屬性的代碼組織在一起（細節的例子可以看JSBin上的代碼）。

有一種情況是必須觸發一次強制重排的。例如：給元素改變同一個屬性兩次（比如margin-left），一開始設置100px，沒有動畫，然后通過動畫的形式將值改為50px。具體可以看例子，當然，我在這里會講更多的細節。

我們從一個有transition的CSS class開始：

.has-transition {
   -webkit-transition: margin-left 1s ease-out;
      -moz-transition: margin-left 1s ease-out;
        -o-transition: margin-left 1s ease-out;
           transition: margin-left 1s ease-out;
}

然后進行實現：

//我們的元素默認有"has-transition"屬性
var $targetElem = $('#targetElemId');

//刪除包含transition的class
$targetElem.removeClass('has-transition');

// 當包含transition的class已經沒了的時候，改變元素屬性
$targetElem.css('margin-left', 100);

// 再將包含transition的class添加回來
$targetElem.addClass('has-transition');

// 改變元素屬性
$targetElem.css('margin-left', 50);

上面的實現沒有按照期望的運行。所有的修改都被瀏覽器緩存了，只在上面這段代碼的最后才會執行。我們需要的是一次強制重排，我們可以通過進行以下修改來實現：

//刪除包含transition的class
$(this).removeClass('has-transition');

// 改變元素屬性
$(this).css('margin-left', 100);

//觸發一次強制重排，從而使變化了的class或屬性能夠立即執行。
$(this)[0].offsetHeight; // offsetHeight僅僅是個例子，其他的屬性也可以奏效。

// 再將包含transition的class添加回來
$(this).addClass('has-transition');

// 改變元素屬性
$(this).css('margin-left', 50);

現在這段代碼如我們所期望的運行了。

實際的優化建議

匯總了一些有用的信息，我建議以下幾點：

• 創建合法的 HTML 和 CSS ，別忘了制定文件編碼，Style 應該寫在 head 標簽中，script 標簽應該加載 body 標簽結束的位置。

• 試著簡化和優化 CSS 選擇器（這個優化點被大多數使用 CSS 預處理器的開發者忽略了）。將嵌套層數控制在最小。以下是 CSS 選擇器的性能排行（從最快的開始）：

1. ID選擇器：#id

2. class選擇器： .class

3. 標簽: div

4. 相鄰的兄弟元素：a + i

5. 父元素選擇器： ul > li

6. 通配符選擇器： *

7. 偽類和偽元素： a:hover ，你應該記住瀏覽器處理選擇器是從右向左的，這也就是為什么最右面的選擇器會更快——#id或.class。

div * {...} // bad
.list li {...} // bad
.list-item {...} // good
#list .list-item {...} // good

1. 在你的腳本中，盡可能的減少 DOM 的操作。把所有東西都緩存起來，包括屬性和對象（如果它可被重復使用）。進行復雜的操作的時候，最好操作一個“離線”的元素（“離線”元素的意思是與 DOM 對象分開、僅存在內存中的元素），然后將這個元素插入到 DOM 中。

2. 如果你使用 jQuery，遵循jQuery 選擇器最佳實踐

3. 要改變元素的樣式，修改“class”屬性是最高效的方式之一。你要改變 DOM 樹的層次越深，這一條就越高效（這也有助于將表現和邏輯分開）。

4. 盡可能的只對 position 為 absolute 或 fix 的元素做動畫。

5. 當滾動時禁用一些復雜的 :hover 動畫是一個很好的主意（例如，給 body 標簽加一個 no-hover 的 class）關于這個主題的文章。

想了解更多的細節，可以看一下這些文章：

1. How browsers work

2. Rendering: repaint, reflow/relayout, restyle

希望這篇文章能夠對你有所幫助！

原文鏈接： frontendbabel   翻譯： 伯樂在線 - Moejser
譯文鏈接： http://blog.jobbole.com/72692/