為什麼每個前端開發者都要理解頁面的渲染？

edithfang發表於2014-07-04

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，但大部分資訊都是零碎的片段。為了思考這件事情，我需要研究很多資訊的來源。這也就是為什麼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，並且對想重新整理和鞏固他們已經瞭解的東西的高手也同樣適用。

渲染應該從最開始當頁面佈局被定義時就進行優化，樣式和指令碼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效能問題。

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複雜。

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：

由從伺服器接收到的 HTML 形成 DOM（文件物件模型）。
樣式被載入和解析，形成 CSSOM（CSS 物件模型）。
緊接著 DOM 和 CSSOM 建立了一個渲染樹，這個渲染樹是一些被渲染物件的集合（ 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 標籤和一些有 display:none 屬性的元素），渲染樹對映了 DOM 的結構。在渲染樹中，每一個文字字串都被當做一個獨立的 renderer。每個渲染物件都包含了與之對應的計算過樣式的DOM 物件（或者一個文字塊）。換句話說，渲染樹描述了 DOM 的直觀的表現形式。
對每個渲染元素來說，它的座標是經過計算的，這被叫做“佈局(layout)”。瀏覽器使用一種只需要一次處理的“流方法”來佈局所有元素（tables需要多次處理）。
最後，將佈局顯示在瀏覽器視窗中，這個過程叫做“繪製(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製給元素（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件內容、結構或者元素定位時，就會發生重排（或稱“重新佈局”）。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。
瀏覽器視窗的操作（改變大小、滾動視窗）。
啟用偽類（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 的元素的大小變化隻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後面元素的重排。
另一個優化就是當執行一段Jjavascript 程式碼的時候，瀏覽器會將一些修改快取起來，然後當程式碼執行的時候，一次性的將這些修改執行。舉例來說，這段程式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。如果我們給上面的程式碼加上一行讀取元素屬性的程式碼，這個情況就會出現：

var $body = $('body');
$body.css('padding', '1px');
$body.css('padding'); // 這裡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');

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

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），一開始設定100px，沒有動畫，然後通過動畫的形式將值改為50px。具體可以看例子，當然，我在這裡會講更多的細節。

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;
}

然後進行實現：

//我們的元素預設有"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新增回來
$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執行。所有的修改都被瀏覽器快取了，只在上面這段程式碼的最後才會執行。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或屬效能夠立即執行。
$(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新增回來
$(this).addClass('has-transition');

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

現在這段程式碼如我們所期望的執行了。

實際的優化建議

彙總了一些有用的資訊，我建議以下幾點：

建立合法的 HTML 和 CSS ，別忘了制定檔案編碼，Style 應該寫在 head 標籤中，script 標籤應該載入 body 標籤結束的位置。
試著簡化和優化 CSS 選擇器（這個優化點被大多數使用 CSS 前處理器的開發者忽略了）。將巢狀層數控制在最小。以下是 CSS 選擇器的效能排行（從最快的開始）：

ID選擇器：#id
class選擇器： .class
標籤: div
相鄰的兄弟元素：a + i
父元素選擇器： ul > li
萬用字元選擇器： *
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，這也就是為什麼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

在你的指令碼中，儘可能的減少 DOM 的操作。把所有東西都快取起來，包括屬性和物件（如果它可被重複使用）。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 物件分開、僅存在記憶體中的元素），然後將這個元素插入到 DOM 中。
如果你使用 jQuery，遵循jQuery 選擇器最佳實踐
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（這也有助於將表現和邏輯分開）。
儘可能的只對 position 為 absolute 或 fix 的元素做動畫。
當滾動時禁用一些複雜的 :hover 動畫是一個很好的主意（例如，給 body 標籤加一個 no-hover 的 class）關於這個主題的文章。

想了解更多的細節，可以看一下這些文章：

希望這篇文章能夠對你有所幫助！

本文轉載自： http://blog.jobbole.com/72692/

前端開發頁面渲染

為什麼每個前端開發者都要理解頁面的渲染？

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