每个前端开发者都要理解浏览器是怎样渲染一个页面的过程和如何优化

12月 25, 2021 / 程序员

渲染应该从最开始当页面布局被定义时就进行优化，样式和脚本在页面渲染中扮演着非常重要的角色。专业人员知道一些技巧以避免一些性能问题。

这篇文章不会深入研究浏览器的技术细节，而是提供一些通用的原则。不同浏览器引擎工作原理不同，这就使特定浏览器的学习更加复杂。

浏览器是怎样渲染一个页面的？

我们从浏览器渲染页面的大概过程开始说起：

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  1. 由从服务器接收到的 HTML 形成 DOM（文档对象模型）。
  2. 样式被加载和解析，形成 CSSOM（CSS 对象模型）。
  3. 紧 接着 DOM 和 CSSOM 创建了一个渲染树，这个渲染树是一些被渲染对象的集合（ Webkit 分别叫它们”renderer”和”render object”，而在Gecko 引擎中叫”frame”）。除了不可见的元素（比如 head 标签和一些有 display:none 属性的元素），渲染树映射了 DOM 的结构。在渲染树中，每一个文本字符串都被当做一个独立的 renderer。每个渲染对象都包含了与之对应的计算过样式的DOM 对象（或者一个文本块）。换句话说，渲染树描述了 DOM 的直观的表现形式。
  4. 对每个渲染元素来说，它的坐标是经过计算的，这被叫做“布局(layout)”。浏览器使用一种只需要一次处理的“流方法”来布局所有元素（tables需要多次处理）。
  5. 最后，将布局显示在浏览器窗口中，这个过程叫做“绘制(painting)”。

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”）。重排通常由以下改变触发：

  • DOM 操作（如元素增、删、改或者改变元素顺序）。
  • 内容的改变，包括 Form 表单中文字的变化。
  • 计算或改变 CSS 属性。
  • 增加或删除一个样式表。
  • 改变”class”属性。
  • 浏览器窗口的操作（改变大小、滚动窗口）。
  • 激活伪类（如:hover状态）。

浏览器如何优化渲染？

浏览器尽最大努力限制重排的过程仅覆盖已更改的元素的区域。举个例子，一个 position 为 absolue 或 fixed 的元素的大小变化只影响它自身和子孙元素，而对一个 position 为 static 的元素做同样的操作就会引起所有它后面元素的重排。

另一个优化就是当运行一段Jjavascript 代码的时候，浏览器会将一些修改缓存起来，然后当代码执行的时候，一次性的将这些修改执行。举例来说，这段代码会触发一次重绘和一次重排：

12345var $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。

如上面所说，访问一个元素的属性会进行一次强制重排。如果我们给上面的代码加上一行读取元素属性的代码，这个情况就会出现：

12345var $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（细节的例子可以看JSBin上的代码）。

有一种情况是必须触发一次强制重排的。例如：给元素改变同一个属性两次（比如margin-left），一开始设置100px，没有动画，然后通过动画的形式将值改为50px。具体可以看例子，当然，我在这里会讲更多的细节。

我们从一个有transition的CSS class开始：

123456.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;}

然后进行实现：

1234567891011121314//我们的元素默认有"has-transition"属性var $targetElem = $('#targetElemId');//删除包含transition的class$targetElem.removeClass('has-transition');// 当包含transition的class已经没了的时候，改变元素属性$targetElem.css('margin-left', 100);// 再将包含transition的class添加回来$targetElem.addClass('has-transition');// 改变元素属性$targetElem.css('margin-left', 50);

上面的实现没有按照期望的运行。所有的修改都被浏览器缓存了，只在上面这段代码的最后才会执行。我们需要的是一次强制重排，我们可以通过进行以下修改来实现：

1234567891011121314//删除包含transition的class$(this).removeClass('has-transition');// 改变元素属性$(this).css('margin-left', 100);//触发一次强制重排，从而使变化了的class或属性能够立即执行。$(this)[0].offsetHeight; // offsetHeight仅仅是个例子，其他的属性也可以奏效。// 再将包含transition的class添加回来$(this).addClass('has-transition');// 改变元素属性$(this).css('margin-left', 50);

现在这段代码如我们所期望的运行了。

实际的优化建议

汇总了一些有用的信息，我建议以下几点：

  • 创建合法的 HTML 和 CSS ，别忘了制定文件编码，Style 应该写在 head 标签中，script 标签应该加载 body 标签结束的位置。
  • 试着简化和优化 CSS 选择器（这个优化点被大多数使用 CSS 预处理器的开发者忽略了）。将嵌套层数控制在最小。以下是 CSS 选择器的性能排行（从最快的开始）：
  1. ID选择器：#id
  2. class选择器： .class
  3. 标签: div
  4. 相邻的兄弟元素：a + i
  5. 父元素选择器： ul > li
  6. 通配符选择器： *
  7. 伪类和伪元素： a:hover ，你应该记住浏览器处理选择器是从右向左的，这也就是为什么最右面的选择器会更快——#id或.class。
1234div * {...} // bad.list li {...} // bad.list-item {...} // good#list .list-item {...} // good
  1. 在你的脚本中，尽可能的减少 DOM 的操作。把所有东西都缓存起来，包括属性和对象（如果它可被重复使用）。进行复杂的操作的时候，最好操作一个“离线”的元素（“离线”元素的意思是与 DOM 对象分开、仅存在内存中的元素），然后将这个元素插入到 DOM 中。
  2. 如果你使用 jQuery，遵循jQuery 选择器最佳实践
  3. 要改变元素的样式，修改“class”属性是最高效的方式之一。你要改变 DOM 树的层次越深，这一条就越高效（这也有助于将表现和逻辑分开）。
  4. 尽可能的只对 position 为 absolute 或 fix 的元素做动画。
  5. 当滚动时禁用一些复杂的 :hover 动画是一个很好的主意（例如，给 body 标签加一个 no-hover 的 class）关于这个主题的文章。