你遇到过性能很差的网页吗? 这种网页响应非常缓慢,占用大量的CPU和内存,浏览起来常常有卡顿,页面的动画效果也不流畅。 你会有什么反应?我猜想,大多数用户会关闭这个页面,改为访问其他网站。作为一个开发者,肯定不愿意看到这种情况,那么怎样才能提高性能呢? 本文将详细介绍性能问题的出现原因,以及解决方法。 一、网页生成的过程要理解网页性能为什么不好,就要了解网页是怎么生成的。 网页的生成过程,大致可以分成五步。
这五步里面,第一步到第三步都非常快,耗时的是第四步和第五步。 '生成布局'(flow)和'绘制'(paint)这两步,合称为'渲染'(render)。 二、重排和重绘网页生成的时候,至少会渲染一次。用户访问的过程中,还会不断重新渲染。 以下三种情况,会导致网页重新渲染。
重新渲染,就需要重新生成布局和重新绘制。前者叫做'重排'(reflow),后者叫做'重绘'(repaint)。 需要注意的是,'重绘'不一定需要'重排',比如改变某个网页元素的颜色,就只会触发'重绘',不会触发'重排',因为布局没有改变。但是,'重排'必然导致'重绘',比如改变一个网页元素的位置,就会同时触发'重排'和'重绘',因为布局改变了。 三、对于性能的影响重排和重绘会不断触发,这是不可避免的。但是,它们非常耗费资源,是导致网页性能低下的根本原因。 提高网页性能,就是要降低'重排'和'重绘'的频率和成本,尽量少触发重新渲染。 前面提到,DOM变动和样式变动,都会触发重新渲染。但是,浏览器已经很智能了,会尽量把所有的变动集中在一起,排成一个队列,然后一次性执行,尽量避免多次重新渲染。
上面代码中,div元素有两个样式变动,但是浏览器只会触发一次重排和重绘。 如果写得不好,就会触发两次重排和重绘。
上面代码对div元素设置背景色以后,第二行要求浏览器给出该元素的位置,所以浏览器不得不立即重排。 一般来说,样式的写操作之后,如果有下面这些属性的读操作,都会引发浏览器立即重新渲染。
所以,从性能角度考虑,尽量不要把读操作和写操作,放在一个语句里面。
一般的规则是:
四、提高性能的九个技巧有一些技巧,可以降低浏览器重新渲染的频率和成本。 第一条是上一节说到的,DOM 的多个读操作(或多个写操作),应该放在一起。不要两个读操作之间,加入一个写操作。 第二条,如果某个样式是通过重排得到的,那么最好缓存结果。避免下一次用到的时候,浏览器又要重排。 第三条,不要一条条地改变样式,而要通过改变class,或者csstext属性,一次性地改变样式。
第四条,尽量使用离线DOM,而不是真实的网面DOM,来改变元素样式。比如,操作Document Fragment对象,完成后再把这个对象加入DOM。再比如,使用 cloneNode() 方法,在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。 第五条,先将元素设为 第六条,position属性为 第七条,只在必要的时候,才将元素的display属性为可见,因为不可见的元素不影响重排和重绘。另外, 第八条,使用虚拟DOM的脚本库,比如React等。 第九条,使用 window.requestAnimationFrame()、window.requestIdleCallback() 这两个方法调节重新渲染(详见后文)。 五、刷新率很多时候,密集的重新渲染是无法避免的,比如scroll事件的回调函数和网页动画。 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,需要达到每秒30帧到60帧的频率,才能比较流畅。如果能达到每秒70帧甚至80帧,就会极其流畅。 大多数显示器的刷新频率是60Hz,为了与系统一致,以及节省电力,浏览器会自动按照这个频率,刷新动画(如果可以做到的话)。 所以,如果网页动画能够做到每秒60帧,就会跟显示器同步刷新,达到最佳的视觉效果。这意味着,一秒之内进行60次重新渲染,每次重新渲染的时间不能超过16.66毫秒。 一秒之间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。 六、开发者工具的Timeline面板Chrome浏览器开发者工具的Timeline面板,是查看'刷新率'的最佳工具。这一节介绍如何使用这个工具。 首先,按下 F12 打开'开发者工具',切换到Timeline面板。 左上角有一个灰色的圆点,这是录制按钮,按下它会变成红色。然后,在网页上进行一些操作,再按一次按钮完成录制。 Timeline面板提供两种查看方式:横条的是'事件模式'(Event Mode),显示重新渲染的各种事件所耗费的时间;竖条的是'帧模式'(Frame Mode),显示每一帧的时间耗费在哪里。 先看'事件模式',你可以从中判断,性能问题发生在哪个环节,是JavaScript的执行,还是渲染? 不同的颜色表示不同的事件。
哪种色块比较多,就说明性能耗费在那里。色块越长,问题越大。 帧模式(Frames mode)用来查看单个帧的耗时情况。每帧的色柱高度越低越好,表示耗时少。 你可以看到,帧模式有两条水平的参考线。 下面的一条是60FPS,低于这条线,可以达到每秒60帧;上面的一条是30FPS,低于这条线,可以达到每秒30次渲染。如果色柱都超过30FPS,这个网页就有性能问题了。 此外,还可以查看某个区间的耗时情况。 或者点击每一帧,查看该帧的时间构成。 七、window.requestAnimationFrame()有一些JavaScript方法可以调节重新渲染,大幅提高网页性能。 其中最重要的,就是 window.requestAnimationFrame() 方法。它可以将某些代码放到下一次重新渲染时执行。
上面的代码使用循环操作,将每个元素的高度都增加一倍。可是,每次循环都是,读操作后面跟着一个写操作。这会在短时间内触发大量的重新渲染,显然对于网页性能很不利。 我们可以使用
页面滚动事件(scroll)的监听函数,就很适合用 window.requestAnimationFrame() ,推迟到下一次重新渲染。
当然,最适用的场合还是网页动画。下面是一个旋转动画的例子,元素每一帧旋转1度。
八、window.requestIdleCallback()还有一个函数window.requestIdleCallback(),也可以用来调节重新渲染。 它指定只有当一帧的末尾有空闲时间,才会执行回调函数。
上面代码中,只有当前帧的运行时间小于16.66ms时,函数fn才会执行。否则,就推迟到下一帧,如果下一帧也没有空闲时间,就推迟到下下一帧,以此类推。 它还可以接受第二个参数,表示指定的毫秒数。如果在指定的这段时间之内,每一帧都没有空闲时间,那么函数fn将会强制执行。
上面的代码表示,函数fn最迟会在5000毫秒之后执行。 函数 fn 可以接受一个 deadline 对象作为参数。
上面代码中,回调函数 someHeavyComputation 的参数是一个 deadline 对象。 deadline对象有一个方法和一个属性:timeRemaining() 和 didTimeout。 (1)timeRemaining() 方法 timeRemaining() 方法返回当前帧还剩余的毫秒。这个方法只能读,不能写,而且会动态更新。因此可以不断检查这个属性,如果还有剩余时间的话,就不断执行某些任务。一旦这个属性等于0,就把任务分配到下一轮 前面的示例代码之中,只要当前帧还有空闲时间,就不断调用doWorkIfNeeded方法。一旦没有空闲时间,但是任务还没有全执行,就分配到下一轮 (2)didTimeout属性 deadline对象的
因此,如果回调函数执行了,无非是两种原因:当前帧有空闲时间,或者指定时间到了。
上面代码确保了,doWorkIfNeeded 函数一定会在将来某个比较空闲的时间(或者在指定时间过期后)得到反复执行。 requestIdleCallback 是一个很新的函数,刚刚引入标准,目前只有Chrome支持,不过其他浏览器可以用垫片库。 九、参考链接
(完) |
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