高效能JavaScript 重排與重繪(2)_javascript技巧

先回顧下前一篇文章高性能JavaScript DOM編程，主要提了兩點優化，一是盡量減少DOM的訪問，而把運算放在ECMAScript這一端，二是盡量緩存局部變量，例如length等等，最後介紹了兩個新的API querySelector()以及querySelectorAll()，在做組合選擇的時候可以大膽使用。而本文主要講的是DOM程式設計可能最耗時的地方，重排與重繪。

1、什麼是重排、重繪
瀏覽器下載完頁面中的所有元件－HTML標記、JavaScript、CSS、圖片之後會解析產生兩個內部資料結構－DOM樹和渲染樹。

DOM樹表示頁面結構，渲染樹表示DOM節點如何顯示。 DOM樹中的每一個需要顯示的節點在渲染樹種至少存在一個對應的節點（隱藏的DOM元素disply值為none 在渲染樹中沒有對應的節點）。渲染樹中的節點被稱為「幀」或「盒",符合CSS模型的定義，理解頁面元素為一個具有填充，邊距，邊框和位置的盒子。一旦DOM和渲染樹建置完成，瀏覽器就會開始顯示（繪製）頁面元素。

當DOM的變化影響了元素的幾何屬性（寬或高），瀏覽器需要重新計算元素的幾何屬性，同樣其他元素的幾何屬性和位置也會因此受到影響。瀏覽器會使渲染樹中受到影響的部分失效，並重新建構渲染樹。這個過程稱為重排。完成重排後，瀏覽器會重新繪製受影響的部分到螢幕，該過程稱為重繪。由於瀏覽器的流佈局，對渲染樹的計算通常只需要遍歷一次就可以完成。但table及其內部元素除外，它可能需要多次計算才能確定好其在渲染樹中節點的屬性，通常要花3倍於同等元素的時間。這也是為什麼我們要避免用table來做版面的一個原因。

並不是所有的DOM變化都會影響幾何屬性，例如改變一個元素的背景色並不會影響元素的寬和高，這種情況只會發生重繪。

2、重排和重繪的代價究竟多大
重排和重繪的代價有多大？我們再回到前文那個過橋的例子上，細心的你可能會發現了，千倍的時間差並不是由於「過橋」一手造成的，每次「過橋」其實都伴隨著重排和重繪，而耗能的絕大部分也正是在這裡!

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

資料是不會說謊的，看到了吧，多次訪問DOM對於重排和重繪來說，耗時簡直不值一提了。

3、重排何時發生
很顯然，每次重排，必然會導致重繪，那麼，重排會在哪些情況下發生？

1、新增或刪除可見的DOM元素
2、元素位置改變
3.元素尺寸改變
4.元素內容改變（例如：一個文字被另一個不同尺寸的圖片取代）
5.頁面渲染初始化（這個無法避免）
6.瀏覽器視窗尺寸改變
這些都是顯而易見的，或許你已經有過這樣的體會，不間斷地改變瀏覽器視窗大小，導致UI反應遲鈍（某些低版本IE下甚至直接掛掉），現在你可能恍然大悟，沒錯，正是一次次的重排重繪導致的！

4、渲染樹變化的排隊與刷新
思考下面程式碼：

var ele = document.getElementById('myDiv');
ele.style.borderLeft = '1px';
ele.style.borderRight = '2px';
ele.style.padding = '5px';

乍一想，元素的樣式改變了三次，每次改變都會引起重排和重繪，所以總共有三次重排重繪過程，但是瀏覽器並不會這麼笨，它會把三次修改“保存」起來（大多數瀏覽器透過隊列化修改並批量執行來優化重排過程），一次完成！但是，有些時候你可能會（經常是不知不覺）強制刷新隊列並要求計劃任務立即執行。取得佈局資訊的操作會導致佇列刷新，例如：

1.offsetTop, offsetLeft, offsetWidth, offsetHeight
2.scrollTop, scrollLeft, scrollWidth, scrollHeight
3.clientTop, clientLeft, clientWidth, clientHeight
4.getComputedStyle() (currentStyle in IE)
將上面的程式碼稍加修改：

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。

5、最小化重排和重绘
我们还是看上面的这段代码：

var ele = document.getElementById('myDiv');
ele.style.borderLeft = '1px';
ele.style.borderRight = '2px';
ele.style.padding = '5px';

三个样式属性被改变，每一个都会影响元素的几何结构，虽然大部分现代浏览器都做了优化，只会引起一次重排，但是像上文一样，如果一个及时的属性被请求，那么就会强制刷新队列，而且这段代码四次访问DOM，一个很显然的优化策略就是把它们的操作合成一次，这样只会修改DOM一次：

var ele = document.getElementById('myDiv');

// 1. 重写style
ele.style.cssText = 'border-left: 1px; border-right: 2px; padding: 5px;';

// 2. add style
ele.style.cssText += 'border-;eft: 1px;'

// 3. use class
ele.className = 'active';

6、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。

7、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：

使用绝对位置定位页面上的动画元素，将其脱离文档流
让元素动起来。当它扩大时，会临时覆盖部分页面。但这只是页面一个小区域的重绘过程，不会产生重排并重绘页面的大部分内容。
当动画结束时恢复定位，从而只会下移一次文档的其他元素
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 DOM编程（1）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。