如何写出高性能网页

如何写出高性能网页

　　很多时候，我们可以在进入某些网站时，发现其响应非常的缓慢，如何不是自身的网速问题，那么很有可能就是网站自身的性能问题了。 

　

第一部分：网页是如何生成的

　　网页生成的过程可以分为下面几个过程：

1. HTML/SVG/XHTML代码转化成DOM Tree。
2. CSS代码转化成CSSOM，即CSS Object Model。
3. JavaScript脚本通过DOM API和CSSOM API分别来操作DOM Tree和CSS Object Model。
4. 结合DOM和CSSOM，生成一颗渲染树（包含每个节点的视觉信息）。显然这里的渲染数是不同于DOM树的，比如元素的属性为display:none;的元素就不会出现在渲染树上。
5. 生成布局（layout），也就是flow的过程，它会将所有渲染树的所有节点进行平面合成，但这是还只是生成布局。
6. 将布局绘制（paint）在屏幕上。

　　在这6个步骤中，前面的4步的速度都非常快，只有后面两步，即生成布局（flow）和绘制（paint）是非常耗时的，这两个过程合成为“渲染”（render）。

　　

第二部分：重排和重绘

　　我们一定听过重排（reflow）和重绘（repaint）这两个词，但是它们是什么，区别在哪呢？

　　之前说到，flow和paint合成渲染（render），应当知道，下面这三种情况会导致网页重新渲染：

1. 修改DOM
2. 修改样式表
3. 用户事件（比如鼠标点击、输入框输入文字等）

　　重新渲染，就需要重新生成布局和重新绘制。前者成为reflow（重排），后者称为repaint(重绘)。值得注意的是：

　　1.重排一定会触发重绘，因为重排是先于重绘发生的。

　　2.重绘不一定会触发重排，比如只是改变某个元素的颜色，布局不会改变，就不会重排，只有重绘。

　　

第三部分：重新渲染对于性能的影响

　　第一部分已经提到：重新渲染是最为耗时的过程，所以如果想要提高网页性能，就需要尽量少地触发重新渲染。

　　值得注意的是：虽然DOM和CSS的变动会导致重新渲染，但是浏览器并不会DOM和CSS变动一次就重新渲染一次，而是尽量将所有的变动集中在一起，排成队列，然后一次性执行，这样重新渲染的次数就会大大减少。举例如下：

element.style.color = 'red';

element.style.marginTop = '30px';

这里虽然对于element有两次变动，按照固有的思路即执行了第一条，那么会使其颜色发生改变，发生耗时的重绘，接着js执行第二条语句，布局发生了改变即发生重排，进而导致了重绘，但事实上，浏览器并不是这样乖乖地执行操作的，而是接受到第一个重新渲染的命令之后，并没有立即执行，而是等待（非常短暂的时间）观察下一个命令是否是重新渲染，如果是，就将它们都排成一个队列（FIFO），直到最后一个命令不再是重新渲染，就一次性执行，这样就避免了多次的重新渲染导致的耗时问题。

　　但是上面浏览器自行将命令排成队列是有前提条件的，即读操作和写操作不能放在同一条语句中。如下：

element.style.color='red';

element.style.marginTop = (parseInt(element.style.marginTop)+10) + "px"  ; 

　　在这两条语句中，因为第二条中出现了读操作，所以读操作就阻断了队列，使得第一个命令立即导致重新渲染，第二个命令在读取后发生另一次重新渲染。但是如果我们先执行了读操作，再执行剩下的两个写操作就有可能会避免这样的问题出现，如：

var marginTop = parseInt(element.style.marginTop);

element.style.color = 'red';

element.style.marginTop =marginTop + "px"  ; 

　　这样，本身读操作是不会导致重新渲染的，而后面的两个写操作会放进一个队列中只会导致一次重新渲染。

　　也就是说，我们应当尽量将写操作时需要用到的读操作尽可能全部放在前面、放在一起，而写操作放在后面使其加入一个队列。但是这仍不是最好的办法，下面会介绍到。

　　

第四部分：提高性能的九个技巧　　

　　1. 之前提到过的，DOM的多个读操作或写操作应当放在一起，不要在两个读操作之间，加入一个写操作。

　　2. 如果某个样式是通过重排得到的，那么最好缓存结果，避免下一次用的时候，浏览器又要重排。　

　　3. js中不要一条一条地改变样式，这是最蠢的方式，而是尽量通过改变class，如果不能改变class，就改变cssText属性，这样就可以一次性的改变样式。如下所示：

// bad
var left = 10;
var top = 10;
el.style.left = left + "px";
el.style.top  = top  + "px";

// good 
el.className += " theclassname";

// good
el.style.cssText += "; left: " + left + "px; top: " + top + "px;";

　　　我们可以看到使用el.style.cssText是非常强大的，只是需要使用+来拼接字符串会显得有些麻烦。而className的方式可以很好的体现出结构和样式分离的最佳实践。

　　4. 尽量使用离线DOM，而不是真实的网页DOM，来改变元素样式，比如，先操作Document Fragment（碎片，孤儿）对象，完成后再把这个对象加入DOM，再比如使用cloneNode()方法，再克隆的节点上进行操作，然后再用克隆的节点替换原始节点。

　　5. 先将元素设置位display:none;（需要一次重排和重绘），然后这个元素就不会出现在渲染树上了，此时对这个节点进行100次操作，最后再恢复显示（又需要一次重排和重绘），但是这样一来，你就仅仅使用了两次重新渲染取代了可能高达100次的重新渲染！

　　6. position 属性设置为absolute或fixed的元素，重排的开销会比较小，因为不用考虑它对其他元素的影响。

　　7. 只有在必要的时候，才将元素的display属性设置位可见，因为不可见元素不影响重排和重绘，另外，visibility:hidden的元素只会对重绘有影响，不影响重排。

　　8.使用虚拟DOM的脚本库，比如React等。

　　9. 使用window.requestAnimationFrame()、window.requestIdleCallback()这两个方法调节重新渲染。

　　

第五部分：刷新率

　　scroll事件的回调函数和网页动画就会导致密集的刷新率。网页动画的每一帧（frame）都是一次重新渲染。 每秒低于24帧的动画，人眼就能感受到停顿，一般的网页动画，需要达到30帧到60帧的频率，才能比较流畅。大多数显示器的刷新频率是60Hz，这也就意味着如果网页动画能够做到每秒钟60帧，就会跟显示器同步刷新，达到最佳的视觉效果，这就需要在一秒内60次重新渲染，每次重新渲染的时间不能超过16.66毫秒。

　　而一秒之内能够完成多少次重新渲染，这个指标就被称为“刷新率”，英文为FPS（frame per second）,60次重新渲染，就是60FPS。

　　如果想达到60帧的刷新率，就意味着JavaScript线程每个任务的耗时，必须少于16毫秒。一个解决办法是使用Web Worker，主线程只用于UI渲染，然后跟UI渲染不相干的任务，都放在Worker线程。

　　　　

第六部分：开发者工具的Timeline面板

　　Timeline面板是查看刷新率的最佳工具。

更多关于Timeline和动画制作提高流畅性的技巧看这里。