前端系列第8期-CSS和JS是如何阻塞DOM解析和渲染的?

前言

前端性能优化时，大家都知道的一个办法就是CSS尽量放头部，JS放底部。
然后它的原理是为什么，可能很多人并不是特别清楚。

文件准备

node端的睡眠函数，使用setTimeout模拟。

function sleep(time) {
  return new Promise(function(res) {
    setTimeout(() => {
      res()
    }, time);
  })
}

其实就是一个延时函数，如果CSS或者JS文件名有sleep4000之类的前缀时，意思就是延迟4000毫秒才会返回这个文件。

下面使用的HTML文件如下：

<!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    <head>
    	<meta charset="UTF-8">
    	<title>Title</title>
    	<style>
    		div {
    			width: 100px;
    			height: 100px;
    			background: lightgreen;
    		}
    	</style>
    </head>
    <body>
    	<div></div>
    </body>
    </html>

我们将会在其中插入不同的CSS和JS。

而使用的common.css,不论有没有前缀，内容都如下：

1
2
3

div {
  background: lightblue;
}

开始测试吧！

CSS

关于CSS,大家都知道<link>标签放在头部的性能会高一点(因为并行下载)。
不过很少人知道如果<script>与<link>同时在头部的话，<script>在<link>上可能会更好。
这是为什么呢？下面来看看CSS对DOM的影响是什么。

CSS不会阻塞DOM的解析

一定注意是解析！证明如下，首先在头部插入<script src="/js/logDiv.js"></script>。
JS文件的内容如下:

1 2	const div = document.querySelector('div'); console.log(div);

defer属性大家应该很熟悉，MDN对此的描述是用来通知浏览器该脚本将在文档完成解析后，触发DOMContentLoaded事件前执行。设置这个属性能保证DOM解析后马上打印出DIV。

之后将<link rel="stylesheet" href="/css/sleep4000-common.css">插入HTML文件的任意位置，打开浏览器，可以看到首先打印出div这个DOM节点，过3S左右后才渲染出一个浅蓝色的div。这就证明了CSS是不会阻塞DOM的解析的，尽管CSS下载需要3S，但是整个过程中，浏览器不会傻傻等着CSS下载完，而是会解析DOM的。

这里说明一下浏览器的渲染过程，浏览器是解析DOM生成DOM Tree,然后结合CSS生成的CSS Tree，最终生成render tree,最后才渲染页面。由此可见，在此过程中CSS完全无法影响DOM Tree，因为无法阻塞DOM的解析。然而，DOM Tree和CSS Tree会组合成render tree。那么CSS会不会阻塞页面渲染呢？想必你已经知道了！

CSS阻塞页面渲染

其实这一点，刚才的例子已经说明了，如果CSS不会阻塞页面阻塞渲染，那么CSS文件下载之前，浏览器就会渲染出一个浅绿色的div，之后再变成浅蓝色。浏览器的这个策略其实很明智的，想象一下，如果没有这个策略，页面首先会呈现出一个原始的模样，待CSS下载完之后又突然变了一个模样。用户体验可谓极差，而且渲染是有成本的。

因此，基于性能与用户体验的考虑，浏览器会尽量减少渲染的次数，CSS顺理成章地阻塞页面渲染。

然而，事情总有奇怪的，请看这例子，HTML头部结构如下：

<header>
    <link rel="stylesheet" href="/css/sleep3000-common.css">
    <script src="/js/logDiv.js"></script>
</header>

思考一下这会产生什么结果呢？

答案是浏览器会转圈圈三秒，但此过程中不会打印任何东西，之后呈现出一个浅蓝色的div，再打印出null。结果好像是CSS不单阻塞了页面渲染，还阻塞了DOM的解析啊！请先思考一下是什么阻塞了DOM的解析，刚才已经证明了CSS是不会阻塞的，那么阻塞了页面解析其实是JS！但明明JS的代码如此简单，肯定不会阻塞这么久，那就是JS在等待CSS的下载，这是为什么呢？

仔细思考一下，其实这样做是有道理的，如果脚本的内容是获取元素的样式，宽高等CSS控制的属性，浏览器是需要计算的，也就是依赖于CSS。浏览器也无法感知脚本内容到底是什么，为避免样式获取，因而只好等前面所有的样式下载完后，再执行JS。因而造成了之前例子的情况。

所以，大家明白为何<script>与<link>同时在头部的话，<script>在上可能会更好了么？之所以是可能，是因为如果<link>的内容下载更快的话，是没影响的，但反过来的话，JS就要等待了，然而这些等待的时间是完全不必要的。

JS

JS，也就是<script>标签，估计大家都很熟悉了，会阻塞DOM解析和渲染。然而，其中其实还是有一点细节可以考究一下的，我们一起来好好看看。

JS阻塞DOM解析

首先我们需要一个新的JS文件名为blok.js，内容如下：

const arr = [];
for (let i = 0; i < 10000000; i++) {
  arr.push(i);
  arr.splice(i % 3, i % 7, i % 5);
}
const div = document.querySelector('div');
console.log(div);

其实那个数组操作时没意义的，只是为了让这个JS文件多花执行时间而已。之后把这个文件插入头部，浏览器跑一下。

结果估计大家也能想象得到，浏览器转圈圈一会，这过程中不会有任何东西出现。之后打印出null，再出现一个浅绿色的div。现象就足以说明JS阻塞DOM解析了。其实原因也很好理解，浏览器并不知道脚本的内容是什么，如果先行解析下面的DOM，万一脚本内全删了后面的DOM，浏览器就白干活了。更别谈丧心病狂的document.write。浏览器无法预估里面的内容，那就干脆全部停住，等脚本执行完再干活就好了。

对此的优化其实也很显而易见，具体分为两类。如果JS文件体积太大，同时你确定没必要阻塞DOM解析的话，不妨按需要加上defer或者async属性，此时脚本下载的过程中是不会阻塞DOM解析的。

而如果是文件执行时间太长，不妨分拆一下代码，不用立即执行的代码，可以使用一下以前的黑科技：setTimeout()。当然，现代的浏览器很聪明，它会“偷看”之后的DOM内容，碰到如<link>、<script>和<img>等标签时，它会帮助我们先行下载里面的资源，不会傻等到解析到那里时才下载。

浏览器遇到`<script>`标签时，会触发页面渲染

这个细节可能大家并不清楚，其实这才是解释上面为何JS执行会等待CSS下载的原因。先上例子,HTML内body的结构如下：

<body>
	<div></div>
	<script src="/js/sleep3000-logDiv.js"></script>
	<style>
		div {
			background: lightgrey;
		}
	</style>
	<script src="/js/sleep5000-logDiv.js"></script>
	<link rel="stylesheet" href="/css/common.css">
</body>

这个例子也是很极端的例子，但不妨碍它透露给我们很多重要的信息。想象一下，页面会怎样呢？
答案是先浅绿色，再浅灰色，最后浅蓝色。由此可见，每次碰到<script>标签时，浏览器都会渲染一次页面。这是基于同样的理由，浏览器不知道脚本的内容，因而碰到脚本时，只好先渲染页面，确保脚本能获取到最新的DOM元素信息，尽管脚本可能不需要这些信息。

小结

综上所述，我们得出这样的结论：

CSS不会阻塞DOM的解析，但会阻塞DOM渲染。
JS阻塞DOM解析，但浏览器会”偷看”DOM，预先下载相关资源。
浏览器遇到<script>且没有defer或async属性的标签时，会触发页面渲染，因而如果前面CSS资源尚未加载完毕时，浏览器会等待它加载完毕在执行脚本。

所以，大家现在明白为何<script>最好放底部,<link>最好放头部，如果头部同时有<script>与<link>的情况下，最好将<script>放在<link>上面了吗？

前言

文件准备

CSS

CSS不会阻塞DOM的解析

CSS阻塞页面渲染

JS

JS阻塞DOM解析

浏览器遇到<script>标签时，会触发页面渲染

小结

浏览器遇到`<script>`标签时，会触发页面渲染