你真的了解重排和重绘吗？

2020-4-11    前端达人

做过前端开发的小伙伴就算不是非常理解重排与重绘，但是肯定都听过这两个词。那为什么这两个东西这么重要？因为他与我们的页面性能息息相关，今天，我们就来好好研究一下这两个东西。



浏览器的渲染流程

在讲解重排和重绘之前，我们有必要说一下浏览器的渲染流程。下面是浏览器渲染过程中最关键的几个部分。如果想了解完整的浏览器渲染流程，推荐大家去阅读李兵老师的浏览器工作原理实践，需要付费阅读。后期我也会整理一下再出一篇博客详细介绍浏览器的渲染过程。


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JavaScript：一般来说，我们会使用 JavaScript 来实现一些视觉变化的效果。比如用 jQuery 的 animate 函数做一个动画、对一个数据集进行排序或者往页面里添加一些 DOM 元素等。当然，除了 JavaScript，还有其他一些常用方法也可以实现视觉变化效果，比如：CSS Animations、Transitions 和 Web Animation API。
样式计算：此过程是根据匹配选择器（例如 .headline 或 .nav > .nav__item）计算出哪些元素应用哪些 CSS 规则的过程。从中知道规则之后，将应用规则并计算每个元素的最终样式。
布局：在知道对一个元素应用哪些规则之后，浏览器即可开始计算它要占据的空间大小及其在屏幕的位置。网页的布局模式意味着一个元素可能影响其他元素，例如 元素的宽度一般会影响其子元素的宽度以及树中各处的节点，因此对于浏览器来说，布局过程是经常发生的。
绘制：绘制是填充像素的过程。它涉及绘出文本、颜色、图像、边框和阴影，基本上包括元素的每个可视部分。绘制一般是在多个表面（通常称为层）上完成的。
合成：由于页面的各部分可能被绘制到多层，由此它们需要按正确顺序绘制到屏幕上，以便正确渲染页面。对于与另一元素重叠的元素来说，这点特别重要，因为一个错误可能使一个元素错误地出现在另一个元素的上层。
其中，重排和重绘影响的就是其中的布局和绘制过程。

什么是重排和重绘制
重排：当DOM的变化引发了元素几何属性的变化，比如改变元素的宽高，元素的位置，导致浏览器不得不重新计算元素的几何属性，并重新构建渲染树，这个过程称为“重排”。
重绘：完成重排后，要将重新构建的渲染树渲染到屏幕上，这个过程就是“重绘”。
简单来说，涉及元素的几何更新时，叫重排。而只涉及样式更新而不涉及几何更新时，叫重绘。对于两者来说，重排必定引起重绘，但是重绘并不一定引起重排。所以，当涉及重排时，浏览器会将上述的步骤再次执行一遍。当只涉及重绘时，浏览器会跳过Layout步骤，即：


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而如果既不需要重排，也不需要重绘，那么就是下面这样：


点击查看原图



浏览器会直接跳到合成阶段。显然，对于页面性能来说，不重排也不重绘 > 重绘 > 重排。

什么操作会引起重排和重绘
显然，触发重排的一般都是几何因素，这是比较好理解的：

页面第一次渲染 在页面发生首次渲染的时候，所有组件都要进行首次布局，这是开销最大的一次重排
浏览器窗口尺寸改变
元素位置和尺寸发生改变的时候
新增和删除可见元素
内容发生改变（文字数量或图片大小等等）
元素字体大小变化
还有其他一些操作也可能引发重排

查询某些属性或调用某些方法
offset(Top|Left|Width|Height)
scroll(Top|Left|Width|Height)
client(Top|Left|Width|Height)
getComputedStyle()
我们可能不太理解为什么这些操作也能引起重排，这里我先简单解释一下。因为现在的浏览器已经非常完善了，会自动帮我们做一些优化。当我们用js操作DOM的时候，浏览器并不是立马执行的，而是将操作存储在一个队列中。当达到一定数量或者经过一定时间以后浏览器再统一的去执行队列中的操作。那么回到我们刚才的问题，为什么查询这些属性也会导致重排？因为当你查询这些属性时，浏览器就会强制刷新队列，因为如果不立马执行队列中的操作，有可能得到的结果就是错误的。所以相当于你强制打断了浏览器的优化流程，引发了重排。下面我们通过一些小例子来进一步理解这段话：

首先我们来一个显然会引发重排的操作

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
  <style>
    #test {
      width: 100px;
      height: 100px;
      background-color: red;
      position: relative;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div id="test">

  </div>
  <button onclick="reflow()">click</button>
  <script>
    function reflow() {
      var div = document.querySelector("#test");
      div.style.left = '200px';
    }
  </script>
</body>
</html>



把时间轴往后拉，可以看到这几个过程，先简单介绍一些这些名词代表的含义：

Recalculate Style：这个过程就是生成CSSOM的过程
Layout：这就是布局阶段，即重排的过程
Update Layer Tree：这个阶段是更新层树的过程
Paint：该阶段是为每一层准备绘制列表的过程
Composite Layers：该阶段是利用绘制列表来生成相应图层的位图了，还涉及到合成线程和光栅化，performence面板中的Raster就是光栅化线程池 。
这里只做一个简单的介绍，对其中内容不太明白的同学可以参考李兵老师的文章或者在我的下一篇介绍浏览器渲染过程的文章中会详细解释。

那通过这个图我们可以看到，我们改变了div的left之后就触发了Layout，即重排的过程。下面我们仅改变div的背景颜色，给大家一个对比。


即不重排也不重绘
说完了重排和重绘，不要忘记我们最开始提到的，最的方式就是跳过重排和重绘阶段。你可能会想，什么情况下可以做到这一点?其实这就是我们平时说的GPU加速，具体是如何实现呢？在开发过程中，如果我们使用了某些属性，浏览器会帮助我们将使用了该属性的div提升到一个单独的合成层，而在后面的渲染中，提升到该层的div将跳过重排和重绘的操作，直接到合成阶段。在stack overflow上有问题提到了这块内容。我们翻译一下就是：
下面几个属性能让浏览器帮助我们将div提升到一个单独的合成层：

图层具有3D或透视变换CSS属性
使用加速视频解码的 video 元素
拥有 3D（WebGL） 上下文或者加速 2D 上下文的 canvas 元素
混合插件（Flash)
对自己的 opacity 做 CSS 动画或使用一个动画 webkit 变换的元素
图层使用加速的CSS过滤器
层具有作为合成层的后代
图层具有较低z索引的同级元素，该同级元素具有合成层（换句话说，该层在合成层的顶部渲染）
css will-change属性
最后一点是我加上去的，同时根据文中的内容我们可以知道，css3硬件加速是浏览器的行为，所以在不同浏览器下可能会有不同的表现形式。下面我们用一个例子来理解一下。这是李兵老师在他的专栏中提出的一个例子，我拿过来借用一下，注意box中的will-change属性： 

<html>

  <head>
      <title>观察will-change</title>
      <style>
          .box {
              will-change: transform, opacity;
              display: block;
              float: left;
              width: 40px;
              height: 40px;
              margin: 15px;
              padding: 10px;
              border: 1px solid rgb(136, 136, 136);
              background: rgb(187, 177, 37);
              border-radius: 30px;
              transition: border-radius 1s ease-out;
          }

          body {
              font-family: Arial;
          }
      </style>
  </head>

  <body>
      <div id="controls">
          <button id="start">start</button>
          <button id="stop">stop</button>
      </div>
      <div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
          <div class="box">旋转盒子</div>
      </div>
      <script>

          let boxes = document.querySelectorAll('.box');
          let boxes1 = document.querySelectorAll('.box1');
          let start = document.getElementById('start');
          let stop = document.getElementById('stop');
          let stop_flag = false

          start.addEventListener('click', function () {
              stop_flag = false
              requestAnimationFrame(render);
          })

          stop.addEventListener('click', function () {
              stop_flag = true
          })

          let rotate_ = 0
          let opacity_ = 0
          function render() {
              if (stop_flag)
                  return 0
              rotate_ = rotate_ + 6
              if (opacity_ > 1)
                  opacity_ = 0
              opacity_ = opacity_ + 0.01
              let command = 'rotate(' + rotate_ + 'deg)';
              for (let index = 0; index < boxes.length; index++) {
                  boxes[index].style.transform = command
                  boxes[index].style.opacity = opacity_
              }
              requestAnimationFrame(render);
          }
      </script>
  </body>

  </html>



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版权声明：本文为CSDN博主「溪宁」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_38164763/article/details/105406580

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