最近在研究頁面渲染及web動畫的性能問題，以及拜讀《CSS SECRET》（CSS揭秘）這本大作。

本文主要想談?wù)勴撁鎯?yōu)化之滾動優(yōu)化。

主要內(nèi)容包括了為何需要優(yōu)化滾動事件，滾動與頁面渲染的關(guān)系，節(jié)流與防抖，pointer-events:none 優(yōu)化滾動。因為本文涉及了很多很多基礎(chǔ)，可以對照上面的知識點，選擇性跳到相應(yīng)地方閱讀。

滾動優(yōu)化的由來
滾動優(yōu)化其實也不僅僅指滾動（scroll 事件），還包括了例如 resize 這類會頻繁觸發(fā)的事件。簡單的看看：

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

輸出如下：

在滾動事件中綁定回調(diào)應(yīng)用場景也非常多，在圖片的懶加載、下滑自動加載數(shù)據(jù)、側(cè)邊浮動導(dǎo)航欄等中有著廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)用戶瀏覽網(wǎng)頁時，擁有平滑滾動經(jīng)常是被忽視但卻是用戶體驗中至關(guān)重要的部分。當(dāng)滾動表現(xiàn)正常時，用戶就會感覺應(yīng)用十分流暢，令人愉悅，反之，笨重不自然卡頓的滾動，則會給用戶帶來極大不舒爽的感覺。

滾動與頁面渲染的關(guān)系
為什么滾動事件需要去優(yōu)化？因為它影響了性能。那它影響了什么性能呢？額……這個就要從頁面性能問題由什么決定說起。

我覺得搞技術(shù)一定要追本溯源，不要看到別人一篇文章說滾動事件會導(dǎo)致卡頓并說了一堆解決方案優(yōu)化技巧就如獲至寶奉為圭臬，我們需要的不是拿來主義而是批判主義，多去源頭看看。

從問題出發(fā)，一步一步尋找到最后，就很容易找到問題的癥結(jié)所在，只有這樣得出的解決方法才容易記住。

說教了一堆廢話，不喜歡的直接忽略哈，回到正題，要找到優(yōu)化的入口就要知道問題出在哪里，對于頁面優(yōu)化而言，那么我們就要知道頁面的渲染原理：

瀏覽器渲染原理我在我上一篇文章里也要詳細(xì)的講到，不過更多的是從動畫渲染的角度去講的：《【W(wǎng)eb動畫】CSS3 3D 行星運轉(zhuǎn) && 瀏覽器渲染原理》

想了想，還是再簡單的描述下，我發(fā)現(xiàn)每次 review 這些知識點都有新的收獲，這次換一張圖，以 chrome 為例子，一個 Web 頁面的展示，簡單來說可以認(rèn)為經(jīng)歷了以下下幾個步驟：

**1. **JavaScript：一般來說，我們會使用 JavaScript 來實現(xiàn)一些視覺變化的效果。比如做一個動畫或者往頁面里添加一些 DOM 元素等。
**2. **Style：計算樣式，這個過程是根據(jù) CSS 選擇器，對每個 DOM 元素匹配對應(yīng)的 CSS 樣式。這一步結(jié)束之后，就確定了每個 DOM 元素上該應(yīng)用什么 CSS 樣式規(guī)則。
**3. **Layout：布局，上一步確定了每個 DOM 元素的樣式規(guī)則，這一步就是具體計算每個 DOM 元素最終在屏幕上顯示的大小和位置。web 頁面中元素的布局是相對的，因此一個元素的布局發(fā)生變化，會聯(lián)動地引發(fā)其他元素的布局發(fā)生變化。比如， 元素的寬度的變化會影響其子元素的寬度，其子元素寬度的變化也會繼續(xù)對其孫子元素產(chǎn)生影響。因此對于瀏覽器來說，布局過程是經(jīng)常發(fā)生的。
**4. **Paint：繪制，本質(zhì)上就是填充像素的過程。包括繪制文字、顏色、圖像、邊框和陰影等，也就是一個 DOM 元素所有的可視效果。一般來說，這個繪制過程是在多個層上完成的。
**5. **Composite：渲染層合并，由上一步可知，對頁面中 DOM 元素的繪制是在多個層上進行的。在每個層上完成繪制過程之后，瀏覽器會將所有層按照合理的順序合并成一個圖層，然后顯示在屏幕上。對于有位置重疊的元素的頁面，這個過程尤其重要，因為一旦圖層的合并順序出錯，將會導(dǎo)致元素顯示異常。

這里又涉及了層（GraphicsLayer）的概念，GraphicsLayer 層是作為紋理(texture)上傳給 GPU 的，現(xiàn)在經(jīng)常能看到說 GPU 硬件加速，就和所謂的層的概念密切相關(guān)。但是和本文的滾動優(yōu)化相關(guān)性不大，有興趣深入了解的可以自行 google 更多。

簡單來說，網(wǎng)頁生成的時候，至少會渲染（Layout+Paint）一次。用戶訪問的過程中，還會不斷重新的重排（reflow）和重繪（repaint）。

其中，用戶 scroll 和 resize 行為（即是滑動頁面和改變窗口大小）會導(dǎo)致頁面不斷的重新渲染。

當(dāng)你滾動頁面時，瀏覽器可能會需要繪制這些層(有時也被稱為合成層)里的一些像素。通過元素分組，當(dāng)某個層的內(nèi)容改變時，我們只需要更新該層的結(jié)構(gòu)，并僅僅重繪和柵格化渲染層結(jié)構(gòu)里變化的那一部分，而無需完全重繪。顯然，如果當(dāng)你滾動時，像視差網(wǎng)站(戳我看看)這樣有東西在移動時，有可能在多層導(dǎo)致大面積的內(nèi)容調(diào)整，這會導(dǎo)致大量的繪制工作。

防抖（Debouncing）和節(jié)流（Throttling）

scroll 事件本身會觸發(fā)頁面的重新渲染，同時 scroll 事件的 handler 又會被高頻度的觸發(fā), 因此事件的 handler 內(nèi)部不應(yīng)該有復(fù)雜操作，例如 DOM 操作就不應(yīng)該放在事件處理中。

針對此類高頻度觸發(fā)事件問題（例如頁面 scroll ，屏幕 resize，監(jiān)聽用戶輸入等），下面介紹兩種常用的解決方法，防抖和節(jié)流。

防抖（Debouncing）

防抖技術(shù)即是可以把多個順序地調(diào)用合并成一次，也就是在一定時間內(nèi)，規(guī)定事件被觸發(fā)的次數(shù)。

通俗一點來說，看看下面這個簡化的例子：

// 簡單的防抖動函數(shù)
function debounce(func, wait, immediate) {
    // 定時器變量
    var timeout;
    return function() {
        // 每次觸發(fā) scroll handler 時先清除定時器
        clearTimeout(timeout);
        // 指定 xx ms 后觸發(fā)真正想進行的操作 handler
        timeout = setTimeout(func, wait);
    };
};
// 實際想綁定在 scroll 事件上的 handler
function realFunc(){
    console.log("Success");
}
// 采用了防抖動
window.addEventListener('scroll',debounce(realFunc,500));
// 沒采用防抖動
window.addEventListener('scroll',realFunc);

上面簡單的防抖的例子可以拿到瀏覽器下試一下，大概功能就是如果 500ms 內(nèi)沒有連續(xù)觸發(fā)兩次 scroll 事件，那么才會觸發(fā)我們真正想在 scroll 事件中觸發(fā)的函數(shù)。

// 防抖動函數(shù)
function debounce(func, wait, immediate) {
    var timeout;
    return function() {
        var context = this, args = arguments;
        var later = function() {
            timeout = null;
            if (!immediate) func.apply(context, args);
        };
        var callNow = immediate & !timeout;
        clearTimeout(timeout);
        timeout = setTimeout(later, wait);
        if (callNow) func.apply(context, args);
    };
};
var myEfficientFn = debounce(function() {
    // 滾動中的真正的操作
}, 250);
// 綁定監(jiān)聽
window.addEventListener('resize', myEfficientFn);

節(jié)流（Throttling）
防抖函數(shù)確實不錯，但是也存在問題，譬如圖片的懶加載，我希望在下滑過程中圖片不斷的被加載出來，而不是只有當(dāng)我停止下滑時候，圖片才被加載出來。又或者下滑時候的數(shù)據(jù)的 ajax 請求加載也是同理。

這個時候，我們希望即使頁面在不斷被滾動，但是滾動 handler 也可以以一定的頻率被觸發(fā)（譬如 250ms 觸發(fā)一次），這類場景，就要用到另一種技巧，稱為節(jié)流函數(shù)（throttling）。

節(jié)流函數(shù)，只允許一個函數(shù)在 X 毫秒內(nèi)執(zhí)行一次。

與防抖相比，節(jié)流函數(shù)最主要的不同在于它保證在 X 毫秒內(nèi)至少執(zhí)行一次我們希望觸發(fā)的事件 handler。

與防抖相比，節(jié)流函數(shù)多了一個 mustRun 屬性，代表 mustRun 毫秒內(nèi)，必然會觸發(fā)一次 handler ，同樣是利用定時器，看看簡單的示例：

// 簡單的節(jié)流函數(shù)
function throttle(func, wait, mustRun) {
    var timeout,
        startTime = new Date();
    return function() {
        var context = this,
            args = arguments,
            curTime = new Date();
        clearTimeout(timeout);
        // 如果達到了規(guī)定的觸發(fā)時間間隔，觸發(fā) handler
        if(curTime - startTime >= mustRun){
            func.apply(context,args);
            startTime = curTime;
        // 沒達到觸發(fā)間隔，重新設(shè)定定時器
        }else{
            timeout = setTimeout(func, wait);
        }
    };
};
// 實際想綁定在 scroll 事件上的 handler
function realFunc(){
    console.log("Success");
}
// 采用了節(jié)流函數(shù)
window.addEventListener('scroll',throttle(realFunc,500,1000));

上面簡單的節(jié)流函數(shù)的例子可以拿到瀏覽器下試一下，大概功能就是如果在一段時間內(nèi) scroll 觸發(fā)的間隔一直短于 500ms ，那么能保證事件我們希望調(diào)用的 handler 至少在 1000ms 內(nèi)會觸發(fā)一次。

使用 rAF（requestAnimationFrame）觸發(fā)滾動事件

上面介紹的抖動與節(jié)流實現(xiàn)的方式都是借助了定時器 setTimeout ，但是如果頁面只需要兼容高版本瀏覽器或應(yīng)用在移動端，又或者頁面需要追求高精度的效果，那么可以使用瀏覽器的原生方法 rAF（requestAnimationFrame）。

requestAnimationFrame

window.requestAnimationFrame() 這個方法是用來在頁面重繪之前，通知瀏覽器調(diào)用一個指定的函數(shù)。這個方法接受一個函數(shù)為參，該函數(shù)會在重繪前調(diào)用。

rAF 常用于 web 動畫的制作，用于準(zhǔn)確控制頁面的幀刷新渲染，讓動畫效果更加流暢，當(dāng)然它的作用不僅僅局限于動畫制作，我們可以利用它的特性將它視為一個定時器。（當(dāng)然它不是定時器）

通常來說，rAF 被調(diào)用的頻率是每秒 60 次，也就是 1000/60 ，觸發(fā)頻率大概是 16.7ms 。（當(dāng)執(zhí)行復(fù)雜操作時，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)無法維持 60fps 的頻率時，它會把頻率降低到 30fps 來保持幀數(shù)的穩(wěn)定。）

簡單而言，使用 requestAnimationFrame 來觸發(fā)滾動事件，相當(dāng)于上面的：

throttle(func, xx, 1000/60) //xx 代表 xx ms內(nèi)不會重復(fù)觸發(fā)事件 handler

簡單的示例如下：

var ticking = false; // rAF 觸發(fā)鎖
function onScroll(){
  if(!ticking) {
    requestAnimationFrame(realFunc);
    ticking = true;
  }
}
function realFunc(){
    // do something...
    console.log("Success");
    ticking = false;
}
// 滾動事件監(jiān)聽
window.addEventListener('scroll', onScroll, false);

上面簡單的使用 rAF 的例子可以拿到瀏覽器下試一下，大概功能就是在滾動的過程中，保持以 16.7ms 的頻率觸發(fā)事件 handler。

使用 requestAnimationFrame 優(yōu)缺點并存，首先我們不得不考慮它的兼容問題，其次因為它只能實現(xiàn)以 16.7ms 的頻率來觸發(fā)，代表它的可調(diào)節(jié)性十分差。但是相比 throttle(func, xx, 16.7) ，用于更復(fù)雜的場景時，rAF 可能效果更佳，性能更好。

總結(jié)一下

**1. **防抖動：防抖技術(shù)即是可以把多個順序地調(diào)用合并成一次，也就是在一定時間內(nèi)，規(guī)定事件被觸發(fā)的次數(shù)。
**2. **節(jié)流函數(shù)：只允許一個函數(shù)在 X 毫秒內(nèi)執(zhí)行一次，只有當(dāng)上一次函數(shù)執(zhí)行后過了你規(guī)定的時間間隔，才能進行下一次該函數(shù)的調(diào)用。
**3. **rAF：16.7ms 觸發(fā)一次 handler，降低了可控性，但是提升了性能和精確度。

簡化 scroll 內(nèi)的操作
上面介紹的方法都是如何去優(yōu)化 scroll 事件的觸發(fā)，避免 scroll 事件過度消耗資源的。

但是從本質(zhì)上而言，我們應(yīng)該盡量去精簡 scroll 事件的 handler ，將一些變量的初始化、不依賴于滾動位置變化的計算等都應(yīng)當(dāng)在 scroll 事件外提前就緒。

建議如下：

避免在scroll 事件中修改樣式屬性 / 將樣式操作從 scroll 事件中剝離

輸入事件處理函數(shù)，比如 scroll / touch 事件的處理，都會在 requestAnimationFrame 之前被調(diào)用執(zhí)行。

因此，如果你在 scroll 事件的處理函數(shù)中做了修改樣式屬性的操作，那么這些操作會被瀏覽器暫存起來。然后在調(diào)用 requestAnimationFrame 的時候，如果你在一開始做了讀取樣式屬性的操作，那么這將會導(dǎo)致觸發(fā)瀏覽器的強制同步布局。

滑動過程中嘗試使用 pointer-events: none 禁止鼠標(biāo)事件
大部分人可能都不認(rèn)識這個屬性，嗯，那么它是干什么用的呢？

pointer-events 是一個 CSS 屬性，可以有多個不同的值，屬性的一部分值僅僅與 SVG 有關(guān)聯(lián)，這里我們只關(guān)注 pointer-events: none 的情況，大概的意思就是禁止鼠標(biāo)行為，應(yīng)用了該屬性后，譬如鼠標(biāo)點擊，hover 等功能都將失效，即是元素不會成為鼠標(biāo)事件的 target。

可以就近 F12 打開開發(fā)者工具面板，給 標(biāo)簽添加上 pointer-events: none 樣式，然后在頁面上感受下效果，發(fā)現(xiàn)所有鼠標(biāo)事件都被禁止了。

那么它有什么用呢？

pointer-events: none 可用來提高滾動時的幀頻。的確，當(dāng)滾動時，鼠標(biāo)懸停在某些元素上，則觸發(fā)其上的 hover 效果，然而這些影響通常不被用戶注意，并多半導(dǎo)致滾動出現(xiàn)問題。對 body 元素應(yīng)用 pointer-events: none ，禁用了包括 hover 在內(nèi)的鼠標(biāo)事件，從而提高滾動性能。

.disable-hover {
    pointer-events: none;
}

大概的做法就是在頁面滾動的時候, 給 添加上 .disable-hover 樣式，那么在滾動停止之前, 所有鼠標(biāo)事件都將被禁止。當(dāng)滾動結(jié)束之后，再移除該屬性。

可以查看這個 demo頁面。

上面說 pointer-events: none 可用來提高滾動時的幀頻 的這段話摘自 pointer-events-MDN ，還專門有文章講解過這個技術(shù)：

使用pointer-events:none實現(xiàn)60fps滾動 。

這就完了嗎？沒有，張鑫旭有一篇專門的文章，用來探討 pointer-events: none 是否真的能夠加速滾動性能，并提出了自己的質(zhì)疑：

pointer-events:none提高頁面滾動時候的繪制性能？

結(jié)論見仁見智，使用 pointer-events: none 的場合要依據(jù)業(yè)務(wù)本身來定奪，拒絕拿來主義，多去源頭看看，動手實踐一番再做定奪。

其他參考文獻（都是好文章，值得一讀）：

**1. **實例解析防抖動（Debouncing）和節(jié)流閥（Throttling）
**2. **無線性能優(yōu)化：Composite
**3. **Javascript高性能動畫與頁面渲染
**4. **Google Developers–渲染性能
**5. **Web高性能動畫

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