为啥说JavaScript中的DOM操作很慢

Posted 2023-05-18

在浏览器中，DOM和JS的实现，用的并不是同一个“东西”。比如说，我们最熟悉的chrome，JS引擎是V8，而DOM和渲染，靠的是WebCore库。也就是说，DOM和JS是两个独立的个体。

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》

1、添加页面元素，innerhtml vs DOM方法。

document.getElementById('test').innerHTML='<div>test</div>';
var t=document.createElement('div');
t.appendChild(document.createTextNode('test'));
document.getElementById('test').appendChild(t);

以上分别使用两种方法，向id='test'的元素中添加一个div。之前，大家可能一直被灌输的思想是innerHTML更快一些，真的是这样么？

还真是，至少在IE中是这样，但在基于webkit的新版浏览器中，使用DOM方法会稍快一些。所以，到底使用哪一种方法，还是应该有点争议的。我个人是喜欢innerHTML，因为用起来更简单。

此外，当需要添加大量相同的元素时，cloneNode比直接创建元素，稍微快一点。

2、访问元素的正确方法。

2.1、遍历集合vs遍历数组

当我们使用document.getElementsByName、document.getElementsByTagName、document.getElementsByClassName、docuemnt.images等方式来获取DOM元素时，我们得到的是一个HTML集合，这个集合始终与底层文档保持连接，每次去获取集合的信息时，都会重复执行一次查询。

var divs=document.getElementByTagName('div');
for(var i=0;i<divs.length;i++)
  document.body.append(document.createElement('div'))  

如果不去运行，我们可能以为上面的代码会新添加几个div元素在页面中，但实际上，因为每次添加完一个div后，divs.length都会被更新（加一），所以，这个循环永远不会停止。解决办法非常简单

var divs=document.getElementByTagName('div');
for(var i=0,len=divs.length;i<len;i++)
  document.body.append(document.createElement('div'))  

另外，HTML集合并不是一个数组，如果我们需要对这个集合进行遍历，可以先把它拷贝进一个数组，这样再遍历的时候，效率更高。

function toArray(coll)
  for(var i=0,a=[],len=coll.length;i<len;i++)
      a[i]=coll[i]  
   
  return a;  

2.2、访问元素属性

当遍历一个集合时，length属性应被缓存在循环外部，能够避免2.1中的逻辑错误；集合存储在局部变量中，也能够提高效率。此外，当对同一个DOM元素的属性进行访问时，把这个DOM缓存成一个局部变量，是更好的选择。

//只是做演示，真实情况中，当然没有这样的需求
//最差的方式
function fo1()
var name='';
  for(var i=0;i<document.getElementsByTagName('div');i++)
    name=document.getElementsByTagName('div').nodeName;
    name=document.getElementsByTagName('div').nodeType;
         
  return name;  

//好一点的方式
function fo2()
var name='';
var coll=document.getElementsByTagName('div');
for(var i=0,len=coll.length;i<len;i++)
  name=coll[i].nodeName;
  name=coll[i].nodeType;    

return name;

//更好的方式
function fo3()
  var name='';
  var coll=document.getElementsByTagName('div');
  var ele=null;
  for(var i=0,len=coll.length;i<len;i++)
    el=coll[i];
     name=el.nodeName;
     name=el.nodeType;      
           

3、选择器

前面已经提到，document.getElementsByName、document.getElementsByTagName、document.getElementsByClassName、docuemnt.images等方式，获取到的是HTML集合，效率低下；而querySelector以及querySelectorAll与之相比，得到的是一个NodeList，它是一个类数组对象，不会带来HTML集合的问题。而且，这个API在获取元素时，更加方便。唯一的问题，是要考虑目标浏览器是否提供支持。

4、重绘和重排

4.1、何时重绘、重排？

重绘并不一定导致重排，比如修改某个元素的颜色，只会导致重绘；而重排之后，浏览器需要重新绘制受重排影响的部分。导致重排的原因有：

添加或删除DOM元素

元素位置、大小、内容改变

浏览器窗口大小改变

滚动条出现

因为重排和重绘的操作十分昂贵，浏览器会通过队列化修改并批量执行的方式，来进行优化（我的理解是，浏览器通过队列化和批量执行的方式，减少了重绘的次数）。比如：

//这段代码，并不会去重绘三次
var bodyStyle=document.body.style;
bodyStyle.color='red';
bodyStyle.color='black';
bodyStyle.color='green';

获取布局的操作，会导致队列刷新，浏览器的优化效果也就没有了。要避免在布局信息改变时，获取下列属性：

offsetTop,offsetLeft,offsetWidth,offsetHeight;

scrollTop,scrollLeft,scrollWidth,scrollHeight;

clientTop,clientLeft,clientWidth,clientHeight;

getComputedStyle()/currentStyle

4.2、最小化重排、重绘的建议

建议：不要再修改布局信息的时候，去查询布局信息

var computed;
var tmp='';
var bodyStyle=document.body.style;
if(document.body.currentStyle)
  computed=document.body.currentStyle  
else
  computed=document.defaultView.getComputedStyle(document.body,'')

//bad
bodyStyle.color='red';
tmp=computed.backgroundColor;
bodyStyle.color='green';
tmp=computed.backgroundImage;
//good
bodyStyle.color='red';
bodyStyle.color='green';
tmp=computed.backgroundColor;
tmp=computed.backgroundImage;

修改一个元素的多个style时，一次性修改，而不是多次（虽然多次修改，经过现代浏览器的优化，也只会导致一次重排，但在老旧的浏览器中，仍然会导致多次）。建议：能用css的class解决的，就尽量不用内联样式。

:hover会降低响应速度，在处理很大的列表时，避免使用。

5、事件委托

每绑定一个事件处理器，都是有代价的。如果有大量的元素需要绑定时间，尝试使用事件委托。分三步

判断事件来源

根据不同来源，进行不同操作

取消冒泡，阻止默认行为(可选)

document.querySelector('#nav').onclick=function (e) 
            if (e.target.nodeName=='A')
                foo();
            else
                foo2()
            

总结：

减少DOM访问次数

多次访问同一DOM，应该用局部变量缓存该DOM

尽可能使用querySelector，而不是使用获取HTML集合的API

注意重排和重绘

使用事件委托，减少绑定事件的数量

更多内容，可以阅读《高性能JavaScript》

以上内容来自： cnblogs，www.cnblogs.com/yepbug/p/5427213.html

参考技术A 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）。

为什么说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"display:none"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。

　　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。

　　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：

 1 // Read
 2 var h1 = element1.clientHeight;
 3 
 4 // Write (invalidates layout)
 5 element1.style.height = (h1 * 2) + ‘px‘;
 6 
 7 // Read (triggers layout)
 8 var h2 = element2.clientHeight;
 9 
10 // Write (invalidates layout)
11 element2.style.height = (h2 * 2) + ‘px‘;
12 
13 // Read (triggers layout)
14 var h3 = element3.clientHeight;
15 
16 // Write (invalidates layout)
17 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）：

　　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clientHeight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。

1 // Read
2 var h1 = element1.clientHeight;  
3 var h2 = element2.clientHeight;  
4 var h3 = element3.clientHeight;
5 
6 // Write (invalidates layout)
7 element1.style.height = (h1 * 2) + ‘px‘;  
8 element2.style.height = (h2 * 2) + ‘px‘;  
9 element3.style.height = (h3 * 2) + ‘px‘; 

看下这次的情况：

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？

　　这个链接里有介绍大部分需要计算的属性：http://gent.ilcore.com/2011/03/how-not-to-trigger-layout-in-webkit.html

　　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 < 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。

　　这里有一个网站CSS triggers，详细列出了各个CSS属性对浏览器执行layout和paint的影响。

　　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requestAnimationFrame

　　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requestAnimationFrame的callback中，统一让写操作在下一次paint之前执行。

// Read
var h1 = element1.clientHeight;

// Write
requestAnimationFrame(function() {  
  element1.style.height = (h1 * 2) + ‘px‘;
});

// Read
var h2 = element2.clientHeight;

// Write
requestAnimationFrame(function() {  
  element2.style.height = (h2 * 2) + ‘px‘;
});

　　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document.getElementByTagName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 < 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，querySelector和querySelectorAll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。

　　1）https://jsperf.com/getelementsbyclassname-vs-queryselectorall/162

　　2）http://jsperf.com/getelementbyid-vs-queryselector/218

　　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callback hell，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requestAnimationFrame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requestAnimationFrame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。

以上是关于为啥说JavaScript中的DOM操作很慢的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

为什么说DOM操作很慢

原生JS操作DOM

为什么DOM操作很慢

为啥我写的JS运行起来很缓慢？

深入理解JavaScript运行机制

高性能JavaScript阅读简记