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Web Performance Optimierung im Frontend Teil 2 – DOM und CSS

In den letzen Monaten wanderte der Fokus in der Web Performance Optimierung von der Zeit, die zum Laden einer Seite benötigt wurde, zunehmend auf die Geschwindigkeit, in der das Rendering einer Seite und die anschließende Manipulation der Seite durchgeführt werden kann.

Der letzte Blog-Beitrag konzentrierte sich auf JavaScript, wohingegen sich dieser Blog-Beitrag mit dem DOM und CSS beschäftigt.

DOM

Die Verschachtelung des DOMs sollte nicht zu tief werden, genauer: Eine Schachtelungstiefe von mehr als 15 sollte unbedingt vermieden werden.

Elemente sollten über CSS gestylt werden. Direkt in Elementen sollten Style-Attribute nur in Ausnahmefällen (z.B. zur individuellen Platzierung) verwendet werden.

Leere DOM-Nodes sollten vermieden werden. Dies gilt auch für Spacer- oder Clear-DIVs.

Auch auf sonstige überflüssige Elemente (z.B. Grafiken für gerundete Ecken) sollte nach Möglichkeit (d.h. wenn dies der Style-Guide erlaubt) verzichtet werden.

Die Komplexität des DOMs lässt sich mit dem Bookmarklet DOM-Monster von Thomas Fuchs auch auf fremden Seiten überprüfen.

Benutze Hardware-Beschleunigung

Moderne Browser (IE9, Mozilla und Webkit) bieten hardwarebeschleunigtes Rendering. Dieses macht sich allerdings erst bei der Berechnung von Animationen (Ein- und Ausblenden von Dialogen, Bewegen von Infoboxen über den Bildschirm) wirklich bemerkbar.

Hardwarebeschleunigung steht allerdings (wenn man von Canvas und WebGL absieht) nur CSS, nicht aber JavaScript zur Verfügung. Darum sollten Animationen stets per CSS mit Transitions erfolgen. JavaScript sollte nur als Fallback eingesetzt werden.

#transition_animated {
-moz-transition: all 5s ease-out;
-o-transition: all 5s ease-out;
-webkit-transition: all 5s ease-out;
transition: all 5s ease-out;
}

Nutze CSS-Features durchgänging

Effekte wie Schatten oder gerundete Ecken können und sollten mit CSS realisiert werden. Für Browser, die dies nicht unterstützen, wird dann auf eine Darstellung ohne diese Effekte zurückgegriffen. Einige CSS-Features kann man in alten IE-Versionen durch CSS3-Pie nachrüsten. Allerdings wirkt sich CSS3-PIE negativ auf die Laufzeit aus.

CSS-Selektoren

Ein Browser wertet CSS-Selektoren von rechts nach links aus. Eine Auswertung von rechts nach links ist nämlich technisch einfacher und performanter zu implementieren, da mit diesem Ansatz lediglich Listen gefiltert (reduziert) werden müssen. D.h., zunächst werden im Dokument alle Elemente ermittelt, die im rechten Teil des CSS-Selektors stehen, dann wird durch die Liste der gefundenen Elemente iteriert. Auf jedes vorher ermittelte Element wird dann der nächste Selektor ausgewertet. Die Liste wird um diesen Selektor reduziert.

Hierzu ein Negativbeispiel aus einem Stylesheet, das so wirklich existierte:

div#page_navigation #navbar_01 ul.navbar_02 li.act_childs a

• a – Es werden alle Links einer Seite  in einer Liste gesammelt. Diese kann sehr lang werden, denn die Seite kann sehr viele Links enthalten.
• li.act_childs – Es werden von allen Elementen in der Liste die Parent-Nodes ermittelt, um zu prüfen, ob diese ein Listen-Element mit der Klasse act_childs enthalten. Die Liste wird anhand dieses Kriterium reduziert.
• ul.navbar_02 – Es werden von allen Elementen in der Liste die Parent-Nodes ermittelt, um zu prüfen, ob diese eine ungeordnete Liste mit der Klasse navbar_02 enhalten. Die Liste wird anhand dieses Kriterium reduziert.
• #navbar_01 – Es werden von allen Elementen in der Liste die Parent-Nodes ermittelt, um zu prüfen, ob ein Element die ID navbar_01 hat. Eine ID muss auf einer HTML-Seite eindeutig sein. Die Liste wird anhand dieses Kriterium reduziert.
• div#page_navigation – Obwohl im vorherigen Selektor bereits eine eindeutige ID angegeben wurde, werden von allen Elementen in der Liste die Parent-Nodes ermittelt, um zu prüfen, ob diese ein DIV mit der ID page_navigation enhalten. Ein ID-Selektor ist bereits eindeutig. Eine zusätzliche Überprüfung, ob dies ein DIV ist, ist überflüssig. Die Liste wird durch dieses Kriterium nicht wirklich reduziert, denn der vorhergehende ID-Selektor war bereits eindeutig.

Daher gelten einige Regeln für effektive CSS-Selektoren:

Verwende effektive Selektoren
IDs sind die effektivsten Selektoren, gefolgt von Klassen-, Tags- und Universal-Selektoren.
#main_navigation /* ID */
.main_navigation /* Class */
ul li a /* Tag */
li a [title='Zurück zur Startseite'] /* Universal */

Man sollte stets den schnellsten geeigneten Selektor möglichst weit rechts verwenden und den HTML-Code entsprechend gestalten. Selektoren auf Tags und Universal-Selektoren sollten komplett vermieden werden.

Ebenso sollten Descendant-Selektoren vermieden werden, die am langsamsten sind (siehe oben!). Oft lassen sich Descendant-Selektoren durch Child-Selektoren beschleunigen. Child-Selektoren sind zwar auch nicht schnell, aber doch schneller als Descendant-Selektoren, da von einem Element nicht potentiell alle Vorfahren, sondern lediglich das Elternelement ermittelt werden muss.

ul.navbar_02 li.act_childs /* bad */
ul.navbar_02 > li.act_childs /* still bad but better */

Überqualifiziere Selektoren nicht
IDs sind bereits eindeutig. Auch Klassen sollten nur für einen Tag definiert sein. Daher sind überqualifizierte Selektoren wie div#main_navigation oder li .act_childs überflüssig. Es genügt, die Elemente über den sehr schnellen ID-Selektor oder den Class-Selektor zu filtern.

Halte die Selektor-Kette kurz
Je länger die Selektor-Kette, desto mehr Operationen muss der Browser durchführen, um ein Element zu finden. Daher sollte die Kette der Selektoren kurz gehalten werden; überflüssige sollten ganz vermieden werden.
Wenn sich eine Selektor-Kette nicht vermeiden lässt, dann sollte sie möglichst früh fehlschlagen, damit Elemente nicht überflüssig oft evaluiert werden müssen, bevor sie herausgefiltert werden.

Benutze Kaskadierung
Oft lässt sich eine lange Selektor-Kette durch Kaskadierung vermeiden. CSS kaskadiert Style-Informationen hin zu den Sub-Elementen. Daher lässt sich ein Style oft schon an einem Vater-Element notieren, damit er im Kinder-Element angewendet wird.

Lange Selektoren trifft man oft an:
#navbar_01 ul.navbar_02 li a { font: „Arial“}

Dieser lange Selektor könnte durch die Verwendung eines kurzen Selektors minimiert werden.

#navbar_01 { font: „Arial“}

Dieser Blog-Beitrag sollte gezeigt haben, dass nicht nur dynamische Inhalte und Download-Größen sondern auch Struktur und Styling mitverantwortlich für die Performance einer Website sein können.

Über den Autor

Oliver Ochs

Oliver baut Websites seit 1998 und verbringt seitdem nahezu jeden Tag damit, das Web besser, schneller und einfacher zu machen. Er gibt dazu Coachings, veranstaltet Workshops und arbeitet in Projekten. Dabei liebt er es, komplexe Performance- und Front-End-Probleme zu lösen. Er ist ein Frontend-Op, der sich als Full-Stack-Developer in Java und JS an der Schnittstelle zwischen UI und Backend am wohlsten fühlt.

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