一次失败的jQuery优化尝试小结

（这并不意味着jQuery的性能是优秀的， 反之只能说它是一个相对封闭的库，无法从外部介入进行优化）。这篇文章就记录一次失败的优化经历。
优化思想
这一次优化的思想来自于数据库。在数据库优化的时候，我们常会说“将大量的操作放在一个事务中一起提交，能有效提高效率”。虽然对数据库不了解的我并不知道其原因，但是“事务”的思想却为我指明了方向（虽然是错的……）。
因此我尝试将“事务”这一概念引入到jQuery中，通过“打开”和“提交”事务，从外部对jQuery进行一些优化，其最重要的在于减少each函数的循环次数。
众所周知，jQuery的DOM操作，以get all, set first为标准，其中用于设置DOM属性/样式的操作，几乎都是对选择出来的元素的一次遍历，jQuery.access函数就是其中最核心的部分，其中用于循环的代码如下：

// Setting one attribute 
if ( value !== undefined ) { 
// Optionally, function values get executed if exec is true 
exec = !pass && exec && jQuery.isFunction(value); 
for ( var i = 0; i < length; i++ ) { 
fn( 
elems[i], 
key, 
exec ? value.call(elems[i], i, fn(elems[i], key)) : value, 
pass 
); 
} 
return elems; 
}

比如jQuery.fn.css函数就是这样的：

jQuery.fn.css = function( name, value ) { 
// Setting 'undefined' is a no-op 
if ( arguments.length === 2 && value === undefined ) { 
return this; 
} 
return jQuery.access( this, name, value, true, function( elem, name, value ) { 
return value !== undefined ? 
jQuery.style( elem, name, value ) : 
jQuery.css( elem, name ); 
}); 
};

因此，下面这样的代码，假设被选择的div元素有5000个，则要循环访问10000个节点：
jQuery('div').css('height', 300).css('width', 200);
而在我的想法中，在一个“事务”中，可以如数据库的操作一般，通过保存所有的操作，在“提交事务”的时候统一进行，将10000次节点访问，减少至5000次，相当于提升了“1倍”的性能。
简单实现
“事务”式的jQuery操作中，提供2个函数：
begin：打开一个“事务”，返回一个事务的对象。该对象拥有jQuery的所有函数，但是调用函数并不会立刻生效，只有在“提交事务”后才会生效。
commit：提交一个“事务”，保证所有事先调用过的函数都生效，交返回原本的jQuery对象。
实现起来也很方便：
创建一个“事务对象”，复制jQuery.fn上所有函数到该对象中。
当调用某个函数时，在预先准备好的“队列”中添加调用的函数名和相关参数。
当提交事务时，对被选择的元素进行一次遍历，对遍历中的每个节点应用“队列”中的所有函数。
简单地代码如下：

var slice = Array.prototype.slice; 
jQuery.fn.begin = function() { 
var proxy = { 
_core: c, 
_queue: [] 
}, 
key, 
func; 
//复制jQuery.fn上的函数 
for (key in jQuery.fn) { 
func = jQuery.fn[key]; 
if (typeof func == 'function') { 
//这里会因为for循环产生key始终是最后一个循环值的问题 
//因此必须使用一个闭包保证key的有效性（LIFT效应） 
(function(key) { 
proxy[key] = function() { 
//将函数调用放到队列中 
this._queue.push([key, slice.call(arguments, 0)]); 
return this; 
}; 
})(key); 
} 
} 
//避免commit函数也被拦截 
proxy.commit = jQuery.fn.commit; 
return proxy; 
}; 
jQuery.fn.commit = function() { 
var core = this._core, 
queue = this._queue; 
//仅一个each循环 
core.each(function() { 
var i = 0, 
item, 
jq = jQuery(this); 
//调用所有函数 
for (; item = queue[i]; i++) { 
jq[item[0]].apply(jq, item[1]); 
} 
}); 
return this.c; 
};

测试环境
测试使用以下条件：
5000个div放在一个容器（<div id="container"></div>）中。
使用$('#container>div')选择这5000个div。
每个div要求设置一个随机背景色（randomColor函数），和800px以下的随机宽度（randomWidth函数）。
参加测试的调用方法有3个：
正常使用法：

$('#container>div') 
.css('background-color', randomColor) 
.css('width', randomWidth);

单次循环法:

$('#container>div').each(function() { 
$(this).css('background-color', randomColor).css('width', randomWidth); 
});

事务法：

$('#container>div') 
.begin() 
.css('background-color', randomColor) 
.css('width', randomWidth) 
.commit();

对象赋值法：

$('#container>div').css({ 
'background-color': randomColor, 
'width': randomWidth 
});

测试浏览器选择Chrome 8系列（用IE测就直接挂了）。
悲伤的结果
原本的预测结果是，单次循环法的效率远高于正常使用法，同时事务法虽然比单次循环法慢一些，但应该比正常使用法更快，而对象赋值法其实是jQuery内部支持的单次循环法，效率应该是最高的。
然而遗憾的是，结果如下：
正常使用法 单次循环法 事务法 对象赋值法
18435ms 18233ms 18918ms 17748ms
从结果上看，事务法成了最慢的一种方法。同时单次循环与正常使用并没有明显的优势，甚至依赖jQuery内部实现的对象赋值法也没有拉开很大的差距。
由于5000个元素的操作已经是非常庞大的循环，如此庞大的循环也没能拉开性能的差距，平时最常用的10个左右的元素操作更不可能有明显的优势，甚至还可能将劣势扩大化。
究其原因，由于本身单次循环法就没有明显的性能提升，因此依赖于单次循环，并是在单次循环之上进行外部构建的事务法，自然是在单次循环的基础上还需要额外增加创建事务对象、保存函数队列、遍历函数队列等开销，结果败给正常使用法也在情理之中。
至此，也算是可以宣布模仿“事务”的优化之道的失败。但是对这个结果却还能进一步地分析。
性能在哪里
首先，从代码的使用上来分析，将正常使用法和测试中最快的对象赋值法进行比较，可以说两者的差距仅在于循环的元素个数的不同（这里抛开了jQuery的内部问题，事实上jQuery.access的糟糕实现也确实有拖对象赋值法后腿之嫌，好在并不严重），正常使用法是10000个元素，对象赋值法是5000个元素。因此可以简单地认为，18435 - 17748 = 687ms是循环5000个元素的耗时，这占到整个执行过程的3.5%左右，并不是整个执行过程的主干，其实真的没有优化的必要。

那么另外96.5%的开销去了哪里呢？谨记Doglas的一句话，“事实上Javascript并不慢，慢的是DOM的操作”。其实剩下96.5%的开销中，除去函数调用等基本的消耗，至少有95%的时间是用在了DOM元素的样式被改变后的重新渲染之上。

发现了这个事实之后，其实也就有了更正确的优化方向，也是前端性能中的基本原则之一：在修改大量子元素时，先将根父DOM节点移出DOM树。因此如果使用以下的代码再进行测试：

//没有重用$('#container')已经很糟糕了 
$('#container').detach().find('div') 
.css('background-color', randomColor) 
.css('width', randomWidth); 
$('#container').appendTo(document.body);

测试结果始终停留在900ms左右，与前面的数据完全不在一个数量级之上，真正的优化成功。

教训和总结
千万要找到正确的性能瓶颈再进行优化，盲目的猜测只会导致走上错误而偏激的道路。
数据说话，数据面前谁也别说话！
不认为“事务”这个方向是错误的，如果jQuery原生就能支持“事务”这样的概念，会不会有其他的点可以优化？比如一个事务自动会将父元素脱离出DOM树之类的……