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为什么说JavaScript中的DOM操作很慢

一直都听说dom很慢,要尽量少的去操作dom,于是就想进一步去探究下为什么大家都会这样说,在网上学习了一些资料,这边整理出来。

首先,dom对象本身也是一个js对象,所以严格来说,并不是操作这个对象慢,而是说操作了这个对象后,会触发一些浏览器行为,比如布局

(layout)和绘制(paint)。下面主要先介绍下这些浏览器行为,阐述一个页面是怎么最终被呈现出来的,另外还会从代码的角度,来说明一些不好的

实践以及一些优化方案。

浏览器是如何呈现一张页面的

一个浏览器有许多模块,其中负责呈现页面的是渲染引擎模块,比较熟悉的有webkit和gecko等,这里也只会涉及这个模块的内容。

先用文字大致阐述下这个过程:

解析html,并生成一棵dom tree

解析各种样式并结合dom tree生成一棵render tree

对render tree的各个节点计算布局信息,比如box的位置与尺寸

根据render tree并利用浏览器的ui层进行绘制

其中dom tree和render tree上的节点并非一一对应,比如一个”<code>display:none"</code>的节点就只会存在于dom tree上,而不会出现在render tree上,因为这个节点不需要被绘制。

为什么说JavaScript中的DOM操作很慢

上图是webkit的基本流程,在术语上和gecko可能会有不同,这里贴上gecko的流程图,不过文章下面的内容都会统一使用webkit的术语。

为什么说JavaScript中的DOM操作很慢

影响页面呈现的因素有许多,比如link的位置会影响首屏呈现等。但这里主要集中讨论与layout相关的内容。

paint是一个耗时的过程,然而layout是一个更耗时的过程,我们无法确定layout一定是自上而下或是自下而上进行的,甚至一次layout会牵涉到整个文档布局的重新计算。

但是layout是肯定无法避免的,所以我们主要是要最小化layout的次数。

什么情况下浏览器会进行layout

在考虑如何最小化layout次数之前,要先了解什么时候浏览器会进行layout。

layout(reflow)一般被称为布局,这个操作是用来计算文档中元素的位置和大小,是渲染前重要的一步。在html第一次被加载的时候,会有一次layout之外,js脚本的执行和样式的改变同样会导致浏览器执行layout,这也是本文的主要要讨论的内容。

一般情况下,浏览器的layout是lazy的,也就是说:在js脚本执行时,是不会去更新dom的,任何对dom的修改都会被暂存在一个队列中,在当前js的执行上下文完成执行后,会根据这个队列中的修改,进行一次layout。

然而有时希望在js代码中立刻获取最新的dom节点信息,浏览器就不得不提前执行layout,这是导致dom性能问题的主因。

如下的操作会打破常规,并触发浏览器执行layout:

通过js获取需要计算的dom属性

添加或删除dom元素

resize浏览器窗口大小

改变字体

css伪类的激活,比如:hover

通过js修改dom元素样式且该样式涉及到尺寸的改变

我们来通过一个例子直观的感受下:

// read 

var h1 = element1.clientheight; 

// write (invalidates layout) 

element1.style.height = (h1 * 2) + 'px'; 

// read (triggers layout) 

var h2 = element2.clientheight; 

element2.style.height = (h2 * 2) + 'px'; 

var h3 = element3.clientheight; 

element3.style.height = (h3 * 2) + 'px'; 

clientheight,这个属性是需要计算得到的,于是就会触发浏览器的一次layout。我们来利用chrome(v47.0)的开发者工具看下(截图中的timeline record已经经过筛选,仅显示layout):

为什么说JavaScript中的DOM操作很慢

上面的例子中,代码首先修改了一个元素的样式,接下来读取另一个元素的<code>clientheight</code>属性,由于之前的修改导致当前dom被标记为脏,为了保证能准确的获取这个属性,浏览器会进行一次layout(我们发现chrome的开发者工具良心的提示了我们这个性能问题)。

优化这段代码很简单,预先读取所需要的属性,在一起修改即可。

var h1 = element1.clientheight;  

var h2 = element2.clientheight;  

element1.style.height = (h1 * 2) + 'px';  

element2.style.height = (h2 * 2) + 'px';  

看下这次的情况:

为什么说JavaScript中的DOM操作很慢

下面再介绍一些其他的优化方案。

最小化layout的方案

上面提到的一个批量读写是一个,主要是因为获取一个需要计算的属性值导致的,那么哪些值是需要计算的呢?

再来看看别的情况:

面对一系列dom操作

针对一系列dom操作(dom元素的增删改),可以有如下方案:

documentfragment

display: none

clonenode

比如(仅以documentfragment为例):

var fragment = document.createdocumentfragment();  

for (var i=0; i &lt; items.length; i++){  

  var item = document.createelement("li"); 

  item.appendchild(document.createtextnode("option " + i); 

  fragment.appendchild(item); 

list.appendchild(fragment); 

这类优化方案的核心思想都是相同的,就是先对一个不在render tree上的节点进行一系列操作,再把这个节点添加回render tree,这样无论多么复杂的dom操作,最终都只会触发一次layout。

面对样式的修改

针对样式的改变,我们首先需要知道并不是所有样式的修改都会触发layout,因为我们知道layout的工作是计算renderobject的尺寸和大小信息,那么我如果只是改变一个颜色,是不会触发layout的。

像下面这种情况,和上面讲优化的部分是一样的,注意下读写即可。

elem.style.height = "100px"; // mark invalidated  

elem.style.width = "100px";  

elem.style.marginright = "10px"; 

elem.clientheight // force layout here 

但是要提一下动画,这边讲的是js动画,比如:

function animate (from, to) {  

  if (from === to) return 

  requestanimationframe(function () { 

    from += 5 

    element1.style.height = from + "px" 

    animate(from, to) 

  }) 

animate(100, 500) 

动画的每一帧都会导致layout,这是无法避免的,但是为了减少动画带来的layout的性能损失,可以将动画元素绝对定位,这样动画元素脱离文本流,layout的计算量会减少很多。

使用requestanimationframe

任何可能导致重绘的操作都应该放入<code>requestanimationframe</code>

在现实项目中,代码按模块划分,很难像上例那样组织批量读写。那么这时可以把写操作放在<code>requestanimationframe</code>的callback中,统一让写操作在下一次paint之前执行。

// write 

requestanimationframe(function() {  

  element1.style.height = (h1 * 2) + 'px'; 

}); 

  element2.style.height = (h2 * 2) + 'px'; 

为什么说JavaScript中的DOM操作很慢

可以很清楚的观察到animation frame触发的时机,mdn上说是在paint之前触发,不过我估计是在js脚本交出控制权给浏览器进行dom的invalidated check之前执行。

其他注意点

除了由于触发了layout而导致性能问题外,这边再列出一些其他细节:

缓存选择器的结果,减少dom查询。这里要特别提下htmlcollection。htmlcollection是通过<code>document.getelementbytagname</code>得到的对象类型,和数组类型很类似但是每次获取这个对象的一个属性,都相当于进行一次dom查询:

var divs = document.getelementsbytagname("div");  

for (var i = 0; i &lt; divs.length; i++){  //infinite loop  

document.body.appendchild(document.createelement("div")); 

比如上面的这段代码会导致无限循环,所以处理htmlcollection对象的时候要做些缓存。

另外,减少dom元素的嵌套深度并优化css,去除无用的样式对减少layout的计算量有一定帮助。

在dom查询时,<code>queryselector</code>和<code>queryselectorall</code>应该是最后的选择,它们功能最强大,但执行效率很差,如果可以的话,尽量用其他方法替代。

下面两个jsperf的链接,可以对比下性能。

自己对view层的想法

上面的内容理论方面的东西偏多,从实践的角度来看,上面讨论的内容,正好是view层需要处理的事情。已经有一个库fastdom来做这个事情,不过它的代码是这样的:

fastdom.read(function() {  

  console.log('read'); 

fastdom.write(function() {  

  console.log('write'); 

问题很明显,会导致<code>callback hell</code>,并且也可以预见到像fastdom这样的imperative的代码缺乏扩展性,关键在于用了<code>requestanimationframe</code>后就变成了异步编程的问题了。要让读写状态同步,那必然需要在dom的基础上写个wrapper来内部控制异步读写,不过都到了这份上,感觉可以考虑直接上react了……

总之,尽量注意避免上面说到的问题,但如果用库,比如jquery的话,layout的问题出在库本身的抽象上。像react引入自己的组件模型,用过virtual dom来减少dom操作,并可以在每次state改变时仅有一次layout,我不知道内部有没有用<code>requestanimationframe</code>之类的,感觉要做好一个view层就挺有难度的,之后准备学学react的代码。希望自己一两年后会过来再看这个问题的时候,可以有些新的见解。

作者:leozdgao

来源:51cto

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