【前端性能】高性能滚动 scroll 及页面渲染优化

2017-03-03 16:23:21

最近在研究页面渲染及web动画的性能问题,以及拜读《CSS SECRET》(CSS揭秘)这本大作。

本文主要想谈谈页面优化之滚动优化

主要内容包括了为何需要优化滚动事件,滚动与页面渲染的关系,节流与防抖,pointer-events:none 优化滚动。因为本文涉及了很多很多基础,可以对照上面的知识点,选择性跳到相应地方阅读。

 

   滚动优化的由来

滚动优化其实也不仅仅指滚动(scroll 事件),还包括了例如 resize 这类会频繁触发的事件。简单的看看:

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var i = 0;
window.addEventListener('scroll',function(){
    console.log(i++);
},false);

输出如下:

在绑定 scroll 、resize 这类事件时,当它发生时,它被触发的频次非常高,间隔很近。如果事件中涉及到大量的位置计算、DOM 操作、元素重绘等工作且这些工作无法在下一个 scroll 事件触发前完成,就会造成浏览器掉帧。加之用户鼠标滚动往往是连续的,就会持续触发 scroll 事件导致掉帧扩大、浏览器 CPU 使用率增加、用户体验受到影响。

在滚动事件中绑定回调应用场景也非常多,在图片的懒加载、下滑自动加载数据、侧边浮动导航栏等中有着广泛的应用。

当用户浏览网页时,拥有平滑滚动经常是被忽视但却是用户体验中至关重要的部分。当滚动表现正常时,用户就会感觉应用十分流畅,令人愉悦,反之,笨重不自然卡顿的滚动,则会给用户带来极大不舒爽的感觉。

 

   滚动与页面渲染的关系

为什么滚动事件需要去优化?因为它影响了性能。那它影响了什么性能呢?额......这个就要从页面性能问题由什么决定说起。

我觉得搞技术一定要追本溯源,不要看到别人一篇文章说滚动事件会导致卡顿并说了一堆解决方案优化技巧就如获至宝奉为圭臬,我们需要的不是拿来主义而是批判主义,多去源头看看。

从问题出发,一步一步寻找到最后,就很容易找到问题的症结所在,只有这样得出的解决方法才容易记住。

说教了一堆废话,不喜欢的直接忽略哈,回到正题,要找到优化的入口就要知道问题出在哪里,对于页面优化而言,那么我们就要知道页面的渲染原理:

浏览器渲染原理我在我上一篇文章里也要详细的讲到,不过更多的是从动画渲染的角度去讲的:【Web动画】CSS3 3D 行星运转 && 浏览器渲染原理 。

想了想,还是再简单的描述下,我发现每次 review 这些知识点都有新的收获,这次换一张图,以 chrome 为例子,一个 Web 页面的展示,简单来说可以认为经历了以下下几个步骤:

  • JavaScript:一般来说,我们会使用 JavaScript 来实现一些视觉变化的效果。比如做一个动画或者往页面里添加一些 DOM 元素等。

  • Style:计算样式,这个过程是根据 CSS 选择器,对每个 DOM 元素匹配对应的 CSS 样式。这一步结束之后,就确定了每个 DOM 元素上该应用什么 CSS 样式规则。

  • Layout:布局,上一步确定了每个 DOM 元素的样式规则,这一步就是具体计算每个 DOM 元素最终在屏幕上显示的大小和位置。web 页面中元素的布局是相对的,因此一个元素的布局发生变化,会联动地引发其他元素的布局发生变化。比如,<body> 元素的宽度的变化会影响其子元素的宽度,其子元素宽度的变化也会继续对其孙子元素产生影响。因此对于浏览器来说,布局过程是经常发生的。

  • Paint:绘制,本质上就是填充像素的过程。包括绘制文字、颜色、图像、边框和阴影等,也就是一个 DOM 元素所有的可视效果。一般来说,这个绘制过程是在多个层上完成的。

  • Composite:渲染层合并,由上一步可知,对页面中 DOM 元素的绘制是在多个层上进行的。在每个层上完成绘制过程之后,浏览器会将所有层按照合理的顺序合并成一个图层,然后显示在屏幕上。对于有位置重叠的元素的页面,这个过程尤其重要,因为一旦图层的合并顺序出错,将会导致元素显示异常。

这里又涉及了层(GraphicsLayer)的概念,GraphicsLayer 层是作为纹理(texture)上传给 GPU 的,现在经常能看到说 GPU 硬件加速,就和所谓的层的概念密切相关。但是和本文的滚动优化相关性不大,有兴趣深入了解的可以自行 google 更多。

简单来说,网页生成的时候,至少会渲染(Layout+Paint)一次。用户访问的过程中,还会不断重新的重排(reflow)和重绘(repaint)。

其中,用户 scroll 和 resize 行为(即是滑动页面和改变窗口大小)会导致页面不断的重新渲染。

当你滚动页面时,浏览器可能会需要绘制这些层(有时也被称为合成层)里的一些像素。通过元素分组,当某个层的内容改变时,我们只需要更新该层的结构,并仅仅重绘和栅格化渲染层结构里变化的那一部分,而无需完全重绘。显然,如果当你滚动时,像视差网站(戳我看看)这样有东西在移动时,有可能在多层导致大面积的内容调整,这会导致大量的绘制工作。

 

   防抖(Debouncing)和节流(Throttling)

scroll 事件本身会触发页面的重新渲染,同时 scroll 事件的 handler 又会被高频度的触发, 因此事件的 handler 内部不应该有复杂操作,例如 DOM 操作就不应该放在事件处理中。

针对此类高频度触发事件问题(例如页面 scroll ,屏幕 resize,监听用户输入等),下面介绍两种常用的解决方法,防抖和节流。

防抖(Debouncing)

防抖技术即是可以把多个顺序地调用合并成一次,也就是在一定时间内,规定事件被触发的次数。

通俗一点来说,看看下面这个简化的例子:

  • 2019-11-28 11:00:35

    Vue子组件调用父组件的方法

    下面有三种方法,我自己重点推荐第一种,毕竟这种简单粗暴好用好理解,不过这个有一个弊端,再组件嵌套组件的时候,尤其是用第三方组件里面调用自己的子组件的时候,其实已经是孙子组件了,这个时候就要parent.parent。。。。,这样就不好了,我们就得考虑其他方法了,具体怎么判断是父组件,还是爷爷组件,我会单独出一篇文章讲述。

  • 2019-11-29 13:04:47

    计算一个多边形的重心点坐标(准确版)

    在之前的 《如何判断一个多边形是否合法》 一文中有提到,用无人机规划飞行路线前,往往需要框选一个多边形的区域。 而在地图控件上显示这个多边形区域时,往往会遇到这样一个需求:需要把所要测绘的多边形区域移动到地图中心。 实现这个需求的基本思路就是:获取到多边形区域的重心点坐标,然后利用地图控件的 setCenter方法,就可以把地图的显示中心移动到多边形区域重心了。那么问题来了,如何求出一个多边形的重心点坐标呢?

  • 2019-11-29 13:06:27

    如何判断一个多边形是否合法

    利用无人机对一片区域进行测绘前,我们会先在地图上框选一个区域,然后再规划飞行的路线,而需要测绘的这片区域往往是一个多边形。在 MeshKit 中,我们加入了多边形区域的编辑功能,其中就涉及判断用户所编辑出来的多边形是否合法的问题。

  • 2019-11-29 13:47:22

    百度地图做电子围栏总结

    在地图上画出围栏,设置围栏信息后保存,生成围栏列表。全选时,地图视野可看到全部的围栏区域,单独勾选会调整地图视野到当前勾选的围栏。围栏区域的中心点要显示围栏名称。

  • 2019-11-29 13:50:29

    图片连接处出现白线

    block导致,只要父元素设置font-size:0或者设置img display: block; 便可。但是我设置了没有用,这条线不是所有的机型都有,而且页面滚动之后又消失,我琢磨半天,各种尝试,发现把图片高度减少(增加)1px就解决了。因为我们的项目是用postcss-px-to-viewport,我每张图片都是设置高度的,应该是数值转换出现偏差。

  • 2019-11-29 13:54:07

    粗略计算多边形中心点(并不是很准确,但简单好用)

    也是再做栅栏系统,搜索如何获取多边形中心点的问题上,发现了这个,简单易于理解,但是并不是特变准确,但也不影响使用。 后来发现了新的算法,并且百度地图也提供相应的api。 具体内容我写在了前面的文章,大家可以找一下。

  • 2019-11-29 14:20:38

    vue,vuthis.$parent算法

    由于组件嵌套,其实vue parent的位置也改变了,我们可以通过下面的图片,来看一下,parent到底什么哪一层

  • 2019-11-29 14:23:24

    百度地图 多个标记点设置最佳视角

    通过下面的语法,我们可以为不规则图形,以及过大的图形进行地图适配,更好的展示我们画的图形,当然,如果展示所有的图形,我们可以暴力的把所有的点组合起来进行展示,点过多不知道会不会影响性能,不过我们也可以从后台精简点数,不过地球是圆的,不知道好不好做。