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高效前端之再探頁面渲染優化

2021-4-2    前端達人

首先仍然不得不提的是 “在客戶端拿到 HTML 后的處理”:

  • 從上到下解析 HTML 文檔生成DOM樹;
  • 加載解析樣式構建CSSOM樹;
  • 加載并執行JavaScript代碼;
  • 根據DOM樹和CSSOM樹,生成 render 樹;
  • 渲染;
  • 布局;
  • 繪制

我們可能很多次聽到過:“要盡可能地減少重排和重繪,因為它們會影響瀏覽器性能。”
但,為什么呢?

事實上,一個頁面是由許多層級組成的(就像千層餅一樣) —— 這里的“層級”指的是“ DOM 元素渲染層(Layer)”。一個頁面在構建完 render tree 到展現在我們面前還經歷了一個“特別的流程”:

  1. 瀏覽器會先獲取DOM樹并依據樣式將其分割成多個獨立的渲染層
  2. CPU 將每一層繪制進位圖中
  3. 將位圖作為紋理上傳至 GPU(顯卡)繪制
  4. GPU 將所有的渲染層緩存并復合多個渲染層最終形成我們的圖像(如果下次上傳的渲染層沒有發生變化,GPU 就不需要對其進行重新繪制)

(:從上面的步驟我們可以知道:布局是CPU處理的,而繪制是由GPU完成的
就像這張圖說的(from Firefox的3D View插件的頁面Layers層級圖)
layer-index

問題就發生在上面所說流程的第2、4步中。大家試想一下:如果我們把那些會發生復雜運動/變化或一直發生大量重排重繪的元素提起出來,單獨放在一個渲染層觸發,那它就不會連累其他元素了!

那什么情況下會觸發渲染層呢?
比如 video 、WebGL 、Canvas 、CSS3 3D 、CSS濾鏡 、z-index大于某個相鄰節點的值 的元素都會觸發新的Layer —— 這里要理解一點:它并不單單指 z-index!這里極力推薦張鑫旭大大的這一篇文章:深入理解CSS中的層疊上下文和層疊順序
比較簡單的方法是,給元素加上下面的樣式:

transform: translateZ(0); backface-visibility: hidden; 
  • 1
  • 2

我們把容易觸發重排重繪的元素單獨觸發渲染層,讓它與那些“靜態”元素隔離,讓 GPU 分擔更多的渲染工作,我們通常把這樣的措施成為硬件加速,或者是 GPU 加速。大家之前肯定聽過這個說法 —— 就比如CSS中的 will-change 。

不論是重排還是重繪,都會阻塞瀏覽器。要提高網頁性能,就要降低重排和重繪的頻率和成本,近可能少地觸發重新渲染。正如我們上面提到的:重排是由 CPU 處理的,而重繪是由 GPU 處理的,CPU 的處理效率遠不及 GPU,并且重排一定會引發重繪,而重繪不一定會引發重排。所以在性能優化工作中,我們更應當著重減少重排的發生。


還有什么可以優化的?

  1. CSS 屬性讀寫分離:瀏覽器沒次對元素樣式進行讀操作時,都必須進行一次重新渲染(重排 + 重繪),所以我們在使用 JS 對元素樣式進行讀寫操作時,最好將兩者分離開,先讀后寫,避免出現兩者交叉使用的情況
  2. 通過切換 class 或者 style.csstext 屬性去批量操作元素樣式
  3. DOM 元素離線更新:當對 DOM 進行相關操作時,例、appendChild 等都可以使用 documentFragment 對象進行離屏操作,帶元素“組裝”完成后再一次插入頁面,或者使用 display:none 對元素隱藏,在元素“消失”后進行相關操作,然后再顯示出來
  4. visibility: hidden 是個好東西,它既有display的隱藏,又有opacity的占位。而且它還支持移動動畫
  5. 圖片在渲染前指定大小:因為 img 元素是內聯元素,所以在加載圖片后會改變寬高,嚴重的情況會導致整個頁面重排,所以最好在渲染前就指定其大小,或者讓其脫離文檔流

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