回流（Reflow）与重绘（Repaint）：原理、性能影响与优化策略

回流（Reflow） 和 重绘（Repaint） 是浏览器渲染页面时的两个关键过程，它们对页面性能有重要影响。理解它们的机制以及如何优化，可以帮助我们编写更高效的代码。下面我们将结合代码深度分析回流和重绘。

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1. 回流和重绘的基本概念

1.1 回流（Reflow）

回流是指浏览器计算页面布局的过程。当页面中的元素发生几何属性（如宽度、高度、位置等）变化时，浏览器需要重新计算元素的几何信息，并重新构建渲染树（Render Tree）。这个过程称为回流。

触发回流的常见操作：

• 修改元素的几何属性（如 width、height、padding、margin 等）。
• 添加或删除 DOM 元素。
• 改变窗口大小或字体大小。
• 获取某些布局信息（如 offsetWidth、offsetHeight 等）。

1.2 重绘（Repaint）

重绘是指浏览器根据新的样式信息重新绘制元素的外观（如颜色、背景等），但不涉及布局的变化。重绘的开销通常比回流小。

触发重绘的常见操作：

• 修改元素的非几何样式（如 color、background-color、visibility 等）。

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2. 回流和重绘的性能影响

• 回流比重绘更消耗性能：因为回流需要重新计算布局，可能会影响整个渲染树。
• 回流会触发重绘：当回流发生时，浏览器通常会触发重绘以更新页面外观。

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3. 代码示例与分析

示例 1：频繁修改样式导致多次回流

const box = document.getElementById('box');

// 频繁修改样式
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    box.style.width = `${i}px`;
    box.style.height = `${i}px`;
}

问题分析

• 每次修改 width 和 height 都会触发回流和重绘。
• 总共触发了 100 次回流和重绘，性能开销巨大。

优化方法

使用 requestAnimationFrame 或一次性修改样式。

const box = document.getElementById('box');

// 使用 requestAnimationFrame 优化
function updateBoxSize() {
    for (let i = 0; i < 100; i++) {
        requestAnimationFrame(() => {
            box.style.width = `${i}px`;
            box.style.height = `${i}px`;
        });
    }
}

updateBoxSize();

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示例 2：批量修改 DOM 减少回流

const container = document.getElementById('container');

// 每次添加一个元素，触发多次回流
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    const div = document.createElement('div');
    div.textContent = `Item ${i}`;
    container.appendChild(div);
}

问题分析

• 每次 appendChild 都会触发一次回流。
• 总共触发了 100 次回流。

优化方法

使用文档片段（DocumentFragment）批量添加元素。

const container = document.getElementById('container');
const fragment = document.createDocumentFragment();

// 使用文档片段批量添加
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    const div = document.createElement('div');
    div.textContent = `Item ${i}`;
    fragment.appendChild(div);
}

container.appendChild(fragment); // 只触发一次回流

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示例 3：避免强制同步布局（Forced Synchronous Layout）

const box = document.getElementById('box');

// 强制同步布局
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    console.log(box.offsetWidth); // 触发回流
    box.style.width = `${i}px`;
}

问题分析

• offsetWidth 是一个需要布局信息的属性，每次访问都会强制浏览器执行回流。
• 在循环中频繁访问布局信息会导致性能问题。

优化方法

将布局信息的读取和样式的修改分开。

const box = document.getElementById('box');

// 先读取布局信息
const width = box.offsetWidth;

// 再修改样式
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    box.style.width = `${i}px`;
}

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示例 4：使用 CSS 动画代替 JavaScript 动画

const box = document.getElementById('box');

// 使用 JavaScript 实现动画
function animate() {
    let pos = 0;
    const interval = setInterval(() => {
        if (pos >= 100) clearInterval(interval);
        box.style.left = `${pos}px`;
        pos++;
    }, 10);
}

animate();

问题分析

• 每次修改 left 都会触发回流和重绘。
• setInterval 的执行频率不可控，可能导致性能问题。

优化方法

使用 CSS 动画代替 JavaScript 动画。

<style>
    #box {
        position: absolute;
        left: 0;
        transition: left 1s linear;
    }
style>

<script>
    const box = document.getElementById('box');
    box.style.left = '100px'; // 触发 CSS 动画
script>

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4. 如何减少回流和重绘

1. 避免频繁修改样式：

   • 使用 class 一次性修改多个样式。
   • 使用 requestAnimationFrame 优化动画。

2. 批量修改 DOM：

   • 使用 DocumentFragment 或 cloneNode 批量操作 DOM。

3. 避免强制同步布局：

   • 将布局信息的读取和样式的修改分开。

4. 使用 CSS 动画：

   • CSS 动画由浏览器优化，性能更好。

5. 使用 transform 和 opacity：

   • transform 和 opacity 不会触发回流，适合用于动画。

6. 使用 will-change：

   • 提前告诉浏览器哪些属性会变化，以便浏览器优化。

.box {
    will-change: transform, opacity;
}

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5. 总结

• 回流：涉及布局变化，性能开销大。
• 重绘：涉及外观变化，性能开销较小。
• 优化策略：
  • 批量操作 DOM。
  • 避免强制同步布局。
  • 使用 CSS 动画和 transform、opacity。
  • 使用 will-change 提示浏览器优化。

通过理解回流和重绘的机制，并采用合理的优化策略，可以显著提升页面性能，提供更流畅的用户体验。