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# 09. 渲染篇 3：对症下药——DOM 优化原理与基本实践
从本节开始，我们要关心的两大核心问题就是：“DOM 为什么这么慢”以及“如何使 DOM 变快”。
后者是一个比“生存还是毁灭”更加经典的问题。不仅我们为它“肝肠寸断”，许多优秀前端框架的作者大大们也曾为其绞尽脑汁。这一点可喜可贺——研究的人越多，产出优秀实践的概率就越大。因此在本章的方法论环节，我们不仅会根据 DOM 特性及渲染原理为大家讲解基本的优化思路，还会涉及到一部分生产实践。
循着这个思路，我们把 DOM 优化这块划分为三个小专题：“DOM 优化思路”、“异步更新策略”及“回流与重绘”。本节对应第一个小专题。三个小专题休戚与共、你侬我侬，在思路上相互依赖、一脉相承，因此此处**严格禁止任何姿势的跳读行为**。
考虑到本节内容与上一节有着密不可分的关系，因此**强烈不建议没有读完上一节的同学直接跳读本节**。
### 望闻问切：DOM 为什么这么慢
#### 因为收了“过路费”
> 把 DOM 和 JavaScript 各自想象成一个岛屿，它们之间用收费桥梁连接。——《高性能 JavaScript》
JS 是很快的，在 JS 中修改 DOM 对象也是很快的。在JS的世界里，一切是简单的、迅速的。但 DOM 操作并非 JS 一个人的独舞，而是两个模块之间的协作。
上一节我们提到，JS 引擎和渲染引擎（浏览器内核）是独立实现的。当我们用 JS 去操作 DOM 时，本质上是 JS 引擎和渲染引擎之间进行了“跨界交流”。这个“跨界交流”的实现并不简单，它依赖了桥接接口作为“桥梁”（如下图）。
过“桥”要收费——这个开销本身就是不可忽略的。我们每操作一次 DOM（不管是为了修改还是仅仅为了访问其值），都要过一次“桥”。过“桥”的次数一多，就会产生比较明显的性能问题。因此“减少 DOM 操作”的建议，并非空穴来风。
#### 对 DOM 的修改引发样式的更迭
过桥很慢，到了桥对岸，我们的更改操作带来的结果也很慢。
很多时候，我们对 DOM 的操作都不会局限于访问，而是为了修改它。当我们对 DOM 的修改会引发它外观（样式）上的改变时，就会触发**回流**或**重绘**。
这个过程本质上还是因为我们对 DOM 的修改触发了渲染树（Render Tree）的变化所导致的：
* 回流：当我们对 DOM 的修改引发了 DOM 几何尺寸的变化（比如修改元素的宽、高或隐藏元素等）时，浏览器需要重新计算元素的几何属性（其他元素的几何属性和位置也会因此受到影响），然后再将计算的结果绘制出来。这个过程就是回流（也叫重排）。
* 重绘：当我们对 DOM 的修改导致了样式的变化、却并未影响其几何属性（比如修改了颜色或背景色）时，浏览器不需重新计算元素的几何属性、直接为该元素绘制新的样式（跳过了上图所示的回流环节）。这个过程叫做重绘。
由此我们可以看出，**重绘不一定导致回流，回流一定会导致重绘**。硬要比较的话，回流比重绘做的事情更多，带来的开销也更大。但这两个说到底都是吃性能的，所以都不是什么善茬。我们在开发中，要从代码层面出发，尽可能把回流和重绘的次数最小化。
### 药到病除：给你的 DOM “提提速”
知道了 DOM 慢的原因，我们就可以对症下药了。
#### 减少 DOM 操作：少交“过路费”、避免过度渲染
我们来看这样一个🌰，HTML 内容如下：
```html
DOM操作测试
```
此时我有一个假需求——我想往 container 元素里写 10000 句一样的话。如果我这么做：
```javascript
for(var count=0;count<10000;count++){
document.getElementById('container').innerHTML+='我是一个小测试'
}
```
这段代码有两个明显的可优化点。
第一点，**过路费交太多了**。我们每一次循环都调用 DOM 接口重新获取了一次 container 元素，相当于每次循环都交了一次过路费。前后交了 10000 次过路费，但其中 9999 次过路费都可以用**缓存变量**的方式节省下来：
```javascript
// 只获取一次container
let container = document.getElementById('container')
for(let count=0;count<10000;count++){
container.innerHTML += '我是一个小测试'
}
```
第二点，**不必要的 DOM 更改太多了**。我们的 10000 次循环里，修改了 10000 次 DOM 树。我们前面说过，对 DOM 的修改会引发渲染树的改变、进而去走一个（可能的）回流或重绘的过程，而这个过程的开销是很“贵”的。这么贵的操作，我们竟然重复执行了 N 多次！其实我们可以通过**就事论事**的方式节省下来不必要的渲染：
```javascript
let container = document.getElementById('container')
let content = ''
for(let count=0;count<10000;count++){
// 先对内容进行操作
content += '我是一个小测试'
}
// 内容处理好了,最后再触发DOM的更改
container.innerHTML = content
```
所谓“就事论事”，就像大家所看到的：JS 层面的事情，JS 自己去处理，处理好了，再来找 DOM 打报告。
事实上，考虑JS 的运行速度，比 DOM 快得多这个特性。我们减少 DOM 操作的核心思路，就是**让 JS 去给 DOM 分压**。
这个思路，在 [DOM Fragment](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/DocumentFragment) 中体现得淋漓尽致。
> DocumentFragment 接口表示一个没有父级文件的最小文档对象。它被当做一个轻量版的 Document 使用，用于存储已排好版的或尚未打理好格式的XML片段。因为 DocumentFragment 不是真实 DOM 树的一部分，它的变化不会引起 DOM 树的重新渲染的操作（reflow），且不会导致性能等问题。
在我们上面的例子里，字符串变量 content 就扮演着一个 DOM Fragment 的角色。其实无论字符串变量也好，DOM Fragment 也罢，它们本质上都作为脱离了真实 DOM 树的**容器**出现，用于缓存批量化的 DOM 操作。
前面我们直接用 innerHTML 去拼接目标内容，这样做固然有用，但却不够优雅。相比之下，DOM Fragment 可以帮助我们用更加结构化的方式去达成同样的目的，从而在维持性能的同时，保住我们代码的可拓展和可维护性。我们现在用 DOM Fragment 来改写上面的例子：
```javascript
let container = document.getElementById('container')
// 创建一个DOM Fragment对象作为容器
let content = document.createDocumentFragment()
for(let count=0;count<10000;count++){
// span此时可以通过DOM API去创建
let oSpan = document.createElement("span")
oSpan.innerHTML = '我是一个小测试'
// 像操作真实DOM一样操作DOM Fragment对象
content.appendChild(oSpan)
}
// 内容处理好了,最后再触发真实DOM的更改
container.appendChild(content)
```
我们运行这段代码，可以得到与前面两种写法相同的运行结果。\
可以看出，DOM Fragment 对象允许我们像操作真实 DOM 一样去调用各种各样的 DOM API，我们的代码质量因此得到了保证。并且它的身份也非常纯粹：当我们试图将其 append 进真实 DOM 时，它会在乖乖交出自身缓存的所有后代节点后**全身而退**，完美地完成一个容器的使命，而不会出现在真实的 DOM 结构中。这种结构化、干净利落的特性，使得 DOM Fragment 作为经典的性能优化手段大受欢迎，这一点在 jQuery、Vue 等优秀前端框架的源码中均有体现。
相比 DOM 命题的博大精深，一个简单的循环 Demo 显然不能说明所有问题。不过不用着急，在本节，我只希望大家能牢记原理与宏观思路。“药到病除”到这里才刚刚开了个头，下个小节，我们将深挖事件循环机制，从而深入 JS 层面的生产实践。
（阅读过程中有任何想法或疑问，或者单纯希望和笔者交个朋友啥的，欢迎大家添加我的微信xyalinode与我交流哈\~）