Relayout Boundary（重布局边界）：如何通过 `isRepaintBoundary` 阻断布局脏链 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

Relayout Boundary：通过 `isRepaintBoundary` 阻断布局脏链

大家好！今天我们来深入探讨一个在前端性能优化中至关重要的概念：Relayout Boundary（重布局边界），以及如何利用React中的 isRepaintBoundary 属性来阻断布局脏链，从而提升应用性能。

什么是布局脏链？

在深入了解重布局边界之前，我们需要先理解什么是布局脏链。当浏览器需要更新页面时，通常会经历以下几个关键步骤：

JavaScript 计算： JavaScript 执行，修改 DOM 结构或样式。
样式计算 (Style)： 浏览器根据 CSS 规则计算出每个 DOM 节点的最终样式。
布局 (Layout)： 浏览器根据计算出的样式，确定每个 DOM 节点在页面中的位置和大小（盒模型）。
绘制 (Paint)： 浏览器将每个 DOM 节点绘制到屏幕上。
合成 (Composite)： 将不同的图层合并成最终的图像。

当 JavaScript 修改了 DOM 结构或样式时，浏览器就需要重新进行样式计算、布局和绘制。这个过程被称为“重排”（Reflow）或“回流”。如果只是修改了颜色、透明度等不会影响布局的样式，则只会触发“重绘”（Repaint）。

布局脏链指的是，当一个 DOM 节点的布局发生变化时，可能会导致其父节点、子节点甚至兄弟节点的布局也需要重新计算。这种级联式的布局计算就是布局脏链。想象一下，如果你修改了页面顶部一个元素的高度，而这个元素影响了下方所有元素的布局，那么整个页面的布局都可能需要重新计算，这将消耗大量的计算资源，导致页面卡顿。

Relayout Boundary 的作用

Relayout Boundary 的作用就是阻止布局脏链的传播。简单来说，一个元素如果被标记为 Relayout Boundary，那么它的布局变化就不会影响到其父节点。浏览器会把该元素及其子元素视为一个独立的布局单元，只在这个单元内部进行布局计算。

这就像在一棵树上砍断一个分支。当这个分支上的叶子发生变化时，不会影响到树干。

`isRepaintBoundary` 在 React 中的应用

React 提供了一个 isRepaintBoundary 属性，可以用来创建 Relayout Boundary。当你将一个组件的 isRepaintBoundary 属性设置为 true 时，React 会确保该组件及其子组件被渲染到一个独立的图层中。这样，当该组件的内部状态发生变化，导致需要重新渲染时，就不会影响到其父组件的布局。

重要提示： isRepaintBoundary 并不会阻止组件本身的重排，它只是阻止了组件的重排影响到父组件。

如何使用 `isRepaintBoundary`

以下是使用 isRepaintBoundary 的示例代码：

import React, { useState, useRef, useEffect } from 'react';

const InnerComponent = React.memo(({ count }) => {
  const renderCount = useRef(0);
  renderCount.current++;

  return (
    <div style={{ border: '1px solid blue', padding: '10px' }}>
      <p>Inner Component: Count = {count}</p>
      <p>Inner Render Count: {renderCount.current}</p>
    </div>
  );
});

const OuterComponent = () => {
  const [outerState, setOuterState] = useState(0);
  const [innerState, setInnerState] = useState(0);

  const outerRenderCount = useRef(0);
  const innerRenderCount = useRef(0);

  outerRenderCount.current++;

  useEffect(() => {
    const intervalId = setInterval(() => {
      setInnerState(prev => prev + 1);
    }, 1000);

    return () => clearInterval(intervalId);
  }, []);

  return (
    <div style={{ border: '2px solid red', padding: '20px', marginBottom: '20px' }}>
      <p>Outer Component: State = {outerState}</p>
      <p>Outer Render Count: {outerRenderCount.current}</p>
      <button onClick={() => setOuterState(prev => prev + 1)}>
        Update Outer State
      </button>
      <div style={{ marginTop: '10px', isRepaintBoundary: true }}>
        <InnerComponent count={innerState} />
      </div>
    </div>
  );
};

const App = () => {
  return (
    <div>
      <OuterComponent />
      <OuterComponent />
    </div>
  );
};

export default App;

在这个例子中， OuterComponent 包含一个 InnerComponent 。 OuterComponent 有自己的状态 outerState ，并且每秒钟 InnerComponent 的 count 属性都会更新。我们在 InnerComponent 的父 div 上设置了 isRepaintBoundary: true 。

现在，当我们点击 "Update Outer State" 按钮时， OuterComponent 会重新渲染，但 InnerComponent 不会重新渲染（除非它的 props 发生变化）。这是因为 isRepaintBoundary 阻止了 OuterComponent 的重渲染影响到 InnerComponent 。

如果我们将 isRepaintBoundary: true 移除，那么每次 OuterComponent 重新渲染时， InnerComponent 也会重新渲染，即使它的 props 没有发生变化。

`isRepaintBoundary` 的原理

isRepaintBoundary 的实现原理与 CSS 中的 will-change 属性有关。当你设置 isRepaintBoundary: true 时，React 可能会添加 will-change: transform 或 will-change: opacity 到该元素的样式中。

will-change 属性告诉浏览器，该元素可能会在将来发生变化。浏览器会提前为该元素创建一个独立的图层，并将该元素及其子元素绘制到这个图层中。

当该元素发生变化时，浏览器只需要重新绘制这个图层，而不需要重新计算整个页面的布局。这可以显著提高页面的渲染性能。

注意：过度使用 will-change 可能会导致性能问题。 浏览器会为每个 will-change 元素创建一个新的图层，这会消耗大量的内存。因此，只有在确定某个元素会频繁变化时，才应该使用 isRepaintBoundary 。

何时使用 `isRepaintBoundary`

以下是一些适合使用 isRepaintBoundary 的场景：

动画： 当你创建一个动画时，动画元素通常会频繁变化。将动画元素标记为 Relayout Boundary 可以避免动画影响到其他元素的布局。
复杂的组件： 当你有一个复杂的组件，包含大量的子组件时，将该组件标记为 Relayout Boundary 可以减少重排的范围。
频繁更新的组件： 当你有一个组件需要频繁更新时，将该组件标记为 Relayout Boundary 可以避免更新影响到其他组件的布局。
列表渲染优化： 在渲染大型列表时，如果每个列表项都有复杂的结构，可以考虑将每个列表项包装在带有 isRepaintBoundary 的容器中，以减少滚动时的重排。

`isRepaintBoundary` 的限制

虽然 isRepaintBoundary 可以提高性能，但它也有一些限制：

增加内存消耗： 每个 Relayout Boundary 都会创建一个新的图层，这会增加内存消耗。
过度使用会导致性能下降： 如果过度使用 isRepaintBoundary ，可能会导致浏览器创建过多的图层，反而降低性能。
并非万能： isRepaintBoundary 只能阻止布局脏链的传播，但不能阻止组件本身的重排。如果组件内部的计算非常耗时，那么即使使用了 isRepaintBoundary ，页面仍然可能会卡顿。
可能引入视觉问题： 在某些情况下，创建新的图层可能会导致视觉问题，例如字体渲染模糊或闪烁。

优化策略与最佳实践

谨慎使用： 只在真正需要的时候才使用 isRepaintBoundary 。
测量性能： 在使用 isRepaintBoundary 前后，使用浏览器开发者工具测量性能，确保性能确实得到了提升。
避免过度使用： 避免在不必要的元素上使用 isRepaintBoundary 。
结合其他优化手段： isRepaintBoundary 只是性能优化的一种手段，应该结合其他优化手段一起使用，例如：
- 减少 DOM 操作： 尽量减少 JavaScript 对 DOM 的操作。
- 使用 React.memo： 使用 React.memo 可以避免不必要的组件重新渲染。
- 使用 shouldComponentUpdate： 使用 shouldComponentUpdate 可以自定义组件的更新逻辑。
- 使用虚拟化 (Virtualization)： 对于大型列表，可以使用虚拟化技术来只渲染可见区域的元素。
- 批量更新： 避免频繁地更新状态，尽量批量更新状态。
- 使用 Web Workers： 将耗时的计算任务放到 Web Workers 中执行，避免阻塞主线程。
考虑使用CSS Containment： CSS Containment 提供了更细粒度的控制，允许开发者显式地指定元素及其内容的隔离级别，从而更好地控制重排和重绘。 contain: layout, contain: paint, contain: strict 和 contain: content 提供了不同的隔离级别，可以根据具体情况选择。

性能测试与分析

在应用 isRepaintBoundary 之前和之后，进行性能测试至关重要。使用 Chrome DevTools 的 Performance 面板可以帮助我们分析页面渲染性能。以下是一些关键指标：

指标	描述
FPS	每秒帧数。理想情况下，FPS 应该保持在 60 帧以上。
Long Tasks	超过 50ms 的任务。长任务会阻塞主线程，导致页面卡顿。
Layout Time	布局计算所花费的时间。
Paint Time	绘制所花费的时间。
Composite Time	合成图层所花费的时间。
Memory Usage	内存使用量。过高的内存使用量会导致性能下降。

通过分析这些指标，我们可以确定 isRepaintBoundary 是否 действительно улучшает 性能。

一个更复杂的例子：虚拟列表与 `isRepaintBoundary`

假设我们有一个需要渲染大量数据的虚拟列表。每个列表项都包含一些复杂的 UI 元素，例如图片、文本和按钮。

import React, { useState, useRef, useEffect } from 'react';
import { FixedSizeList as List } from 'react-window';

const Row = ({ index, style }) => {
  const renderCount = useRef(0);
  renderCount.current++;

  return (
    <div style={{ ...style, borderBottom: '1px solid #ccc', padding: '10px' }}>
      <div style={{isRepaintBoundary:true}}> {/* Add Relayout Boundary */}
        <p>Row {index}</p>
        <p>Render Count: {renderCount.current}</p>
        <button onClick={() => alert(`Clicked Row ${index}`)}>Click Me</button>
      </div>
    </div>
  );
};

const VirtualizedList = ({ itemCount }) => {
  return (
    <List
      height={400}
      width={600}
      itemSize={50}
      itemCount={itemCount}
    >
      {Row}
    </List>
  );
};

const App = () => {
  const [itemCount, setItemCount] = useState(1000);

  return (
    <div>
      <VirtualizedList itemCount={itemCount} />
      <button onClick={() => setItemCount(prev => prev + 100)}>Add More Items</button>
    </div>
  );
};

export default App;

在这个例子中，我们使用了 react-window 库来实现虚拟列表。虚拟列表只会渲染可见区域的列表项，从而提高性能。

但是，即使使用了虚拟列表，当滚动列表时，仍然可能会触发大量的重排。这是因为每个列表项都包含复杂的 UI 元素，并且当列表项的位置发生变化时，这些元素都需要重新布局。

为了解决这个问题，我们可以将每个列表项包装在一个带有 isRepaintBoundary 的容器中。这样，当列表项的位置发生变化时，只有该列表项需要重新布局，而不会影响到其他列表项。

通过添加 isRepaintBoundary ，我们可以显著提高虚拟列表的滚动性能。

如何进行性能测试？

使用 Chrome DevTools Performance 面板： 打开 Chrome DevTools，切换到 Performance 面板，点击 Record 按钮，滚动列表，停止录制。然后，分析 Timeline，查看 Layout 和 Paint 的时间。
使用 React Profiler： React Profiler 可以帮助我们分析组件的渲染性能。安装 React Profiler 扩展，然后使用 Profiler 面板来分析组件的渲染时间。
使用 Lighthouse： Lighthouse 可以帮助我们评估页面的整体性能。打开 Chrome DevTools，切换到 Lighthouse 面板，点击 Generate report 按钮。然后，分析报告，查看 Performance 部分的建议。

通过这些工具，我们可以量化 isRepaintBoundary 的效果，并确定它是否 действительно улучшает 性能。

总结与经验

isRepaintBoundary 是一个强大的工具，可以用来优化 React 应用的性能，特别是当处理复杂的 UI 和频繁更新的组件时。然而，它的使用需要谨慎，过度使用可能会导致性能下降。应该结合其他优化手段一起使用，并进行充分的性能测试，以确保性能 действительно 得到了提升。

最后，记住性能优化是一个持续的过程，需要不断地学习和实践。感谢大家的收听！

关键点回顾

isRepaintBoundary 通过创建独立的图层来阻止布局脏链。
谨慎使用，并结合其他优化手段。
性能测试是验证优化效果的关键。

Relayout Boundary：通过 isRepaintBoundary 阻断布局脏链

什么是布局脏链？

Relayout Boundary 的作用

isRepaintBoundary 在 React 中的应用

如何使用 isRepaintBoundary

isRepaintBoundary 的原理

何时使用 isRepaintBoundary

isRepaintBoundary 的限制