现在动辄几兆大小的页面加载量,让性能优化成了不可避免的热门话题。WEB 应用越流畅,用户体验就会越好,继而带来更多的访问量。这也就是说,我们应该反省一下那些过度美化的 CSS3 动画和多重操作的 DOM 元素是否都考虑到了在性能方面的影响。在说性能优化之前,我们有必要理清浏览器视觉绘制方面的两个术语:
- Repaint(重绘):如果某些操作影响了 DOM 元素的可见性,但又没有影响布局,那么就会发生浏览器的重绘,比如
opacity
,background-color
,visibility
和outline
属性。由于浏览器必须检查 DOM 中所有节点的可见性——某些图层或许会置于重绘元素的图层下面,所以重绘是一个非常繁重的逻辑。 - Reflow(回流):回流是一个更具破坏性的操作,它会让浏览器重新计算所有元素的坐标位置和尺寸大小。往往由于一个元素的变化,继而引起其子元素、父元素以及相邻元素的变化。
不管用户或者应用本身是否正在执行某些逻辑,这两种操作都会阻塞浏览器进程。极端情况下,一个 CSS 效果会降低 JavaScript 的执行速度。下面是触发回流事件的几种情境:
- 添加、删除和修改可见的 DOM 元素
- 添加、删除和修改部分 CSS 样式,比如修改元素的宽度,会影响其相邻元素的布局位置
- CSS3 动画和过渡效果
- 使用
offsetWidth
和offsetHeight
。这种情境很诡异,读取一个元素的offsetWidth
和offsetHeight
属性会触发回流 - 用户行为,比如鼠标悬停、输入文本、调整窗口大小、修改字体样式等等
浏览器的底层实现各有不同,所以渲染页面的开销也各有轻重。好在我们有一些通常规则可以进行性能优化。
使用最佳实践所建议的布局技巧
虽然已经是 2015 了,但我还是要说不要使用行内联样式和 table
布局。
HTML 文档下载完成后,行内样式会触发一次额外的回流事件。解析器在解析 table
布局时需要计算大量的单元格的尺寸,所以是件很重的操作。由于单元格往往是根据表头宽度确定的,所以使用 table-layout: fixed
可以缓解部分性能消耗。
使用 Flexbox 布局也存在性能损失,因为在页面加载完成后,flex item 可能会发生位置和尺寸的变化。
精简 CSS 样式
样式越少,回流越快,此外,尽量不要使用过于复杂的选择器。这一问题尤其突出在使用类似 Bootstrap 框架的网站上。使用 Unused CSS,uCSS,grunt-uncss 和 gulp-uncss 等工具可以有效剔除无用样式。
精简 DOM 层级
精简 DOM 层级,指的是减少 DOM 树的级数已经每一分支上 DOM 元素的数量,结果就是层级越少、数量越少,回流越快。此外,如果无需考虑旧版本浏览器,应该尽量剔除无意义的包裹类标签和层级。
细粒度操作 DOM 树
操作 DOM 树时的粒度要尽可能细化,这有助于减弱局部 DOM 变化给整体带来的影响。
从文档流中移除复杂的动画效果
应该确保使用动画的元素脱离了文档流,使用 position: absolute
和 position: fixed
属性脱离文档流的元素会被浏览器创建一个新层来存放,这些图层上的修改不会影响其他图层上的元素。
巧用隐藏方式
使用 display: none;
隐藏的元素不会触发页面的重绘和回流事件,所以可以在这些元素隐藏期间配置样式,配置完成后再转换为可见状态。
批量更新元素
单词更新所有 DOM 元素的性能要优于多次更新。下面这段代码触发了三次页面回流:
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var myelement = document.getElementById('myelement'); myelement.width = '100px'; myelement.height = '200px'; myelement.style.margin = '10px'; |
通过以下代码可以精简为一次页面回流事件,并且提高了代码的可维护性:
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var myelement = document.getElementById('myelement'); myelement.classList.add('newstyles'); .newstyles { width: 100px; height: 200px; margin: 10px; } |
同理,我们还可以减少操作 DOM 的频率。假设我们要创建一个如下所示的无序列表:
如果分次添加每一个 item 将会触发多次页面回流,简单而高效的方式是使用 DOM fargment 在内存中创建完整的 DOM 节点,然后一次性添加到 DOM 中:
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var i, li, frag = document.createDocumentFragment(), ul = frag.appendChild(document.createElement('ul')); for (i = 1; i <= 3; i++) { li = ul.appendChild(document.createElement('li')); li.textContent = 'item ' + i; } document.body.appendChild(frag); |
约束元素变化的影响
这里的约束是指,尽量避免某个元素的变化引起大范围的变化。假设我们有一个 tab 选项卡的组件,选项卡内部的内容长短不一,这就导致了每个选项卡的高度不唯一。这一设计带来的问题就是每次切换选项卡时,周围的元素都要重新布局。我们可以通过一个固定高度来避免这一情况。
权衡流畅度和性能
一次移动一像素的位置看起来虽然很流畅,但对于某些低性能终端会是很大的压力。一次移动四像素降低帧速虽然看起来稍有些迟钝,但性能压力降低了。这就是需要我们权衡的地方:流畅度和性能。
使用开发者工具分析页面重绘
目前主流浏览器都在开发者工具中提供了监控页面重绘的功能。在 Blink/Webkit 内核的浏览器中,使用 Timeline 面板可以记录一个页面活动详情:
下面是火狐开发者工具中的 TimeLine:
在 IE 中这个功能被放置在了 UI Responsiveness 面板中:
所有的浏览器都使用绿色来显示页面重绘和页面回流事件。上面的测试只是几个简单的示例,其中没有调用繁重的动画效果,所以布局渲染在总时间中占据了较大比重。减少页面回流和页面重绘,自然提高页面性能。