實(shí)用的 CSS — 動(dòng)畫(huà)性能對(duì)比

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前言

在現(xiàn)代瀏覽器中,渲染頁(yè)面所要負(fù)責(zé)的線程主要有兩個(gè):主線程和排版線程。

主線程

  • 運(yùn)行 JS
  • 計(jì)算 HTML 元素的 CSS 樣式
  • 布局頁(yè)面
  • 把頁(yè)面元素繪制成一個(gè)或多個(gè)位圖
  • 把這些位圖移交給排版線程

在瀏覽器開(kāi)始渲染頁(yè)面,或者長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行某個(gè) JS 時(shí),主線程會(huì)一直在忙碌狀態(tài),此時(shí)對(duì)于用戶(hù)的任何輸入或是操作都不會(huì)有所響應(yīng)。

排版線程

  • 通過(guò) GPU 渲染位圖,并顯示在屏幕上
  • 向主線程請(qǐng)求更新位圖的可見(jiàn)部分或即將可見(jiàn)的部分
  • 判斷出當(dāng)前頁(yè)面處于可見(jiàn)的部分
  • 判斷出即將通過(guò)頁(yè)面滾動(dòng)而可見(jiàn)的部分
  • 隨著用戶(hù)滾動(dòng)頁(yè)面來(lái)移動(dòng)這些部分

排版線程對(duì)于用戶(hù)的操作保持快速的響應(yīng),普遍的效率時(shí)每秒 60 幀的速度去刷新顯示。

Transtion

下面我們?cè)诰W(wǎng)頁(yè)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)元素的高度變化的動(dòng)畫(huà),鼠標(biāo)懸浮在元素上動(dòng)畫(huà)啟動(dòng),直至完成:

<style>
#foo {
  height: 100px;
  width: 100px;
  background: red;
  transition: height 1s linear;
}
#foo:hover {
  height: 200px;
}
</style>
<body>
  <div id="foo"></div>
</body>

通過(guò)對(duì)上述代碼的觀察,讓我們來(lái)了解一下瀏覽器的兩個(gè)線程是如何協(xié)同工作的:

圖中橘黃色部分代表操作相對(duì)較慢,消耗較大;藍(lán)色部分代表操作相對(duì)較快,消耗較小

animations-performance-transition.png

從上圖我們可以看到,瀏覽器的兩個(gè)線程在來(lái)回地切換工作,而且橘黃色出現(xiàn)次數(shù)較多,這意味著瀏覽器需要處理相當(dāng)多的工作。

對(duì)于瀏覽器而言,由于元素的高度一直在變化,因此這個(gè)動(dòng)畫(huà)的每一幀中,都需要重新布局 ——> 繪制頁(yè)面 ——> 將新的位圖加載到 GPU 中 ——> 顯示。而其中加載到 GPU 是一個(gè)相對(duì)緩慢的操作。

同時(shí)我們也在通過(guò)瀏覽器去查看元素動(dòng)畫(huà)的過(guò)程,其實(shí)是由略微卡頓的現(xiàn)象的。

Transform

經(jīng)過(guò)上面的實(shí)驗(yàn),我們對(duì) transition 屬性有了比較好的了解;同時(shí)我們對(duì)上述動(dòng)畫(huà)性能也有一個(gè)了解。接著我需要在網(wǎng)頁(yè)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)元素的大小變化動(dòng)畫(huà),鼠標(biāo)懸浮在元素上動(dòng)畫(huà)啟動(dòng),直至完成:

<style>
#bar {
  height: 100px;
  width: 100px;
  background: red;
  transition: transform 1s linear;
}
#bar:hover {
  transform: scale(2);
}
</style>
<body>
  <div id="bar"></div>
</body>

完成上述實(shí)驗(yàn),再讓我們來(lái)看看兩個(gè)線程工作的過(guò)程:

animations-performance-transform.png

由此我們可以看到,兩個(gè)線程來(lái)回切換的情況并不多,橘黃色部分出現(xiàn)的次數(shù)也較少,藍(lán)色部分居絕大部分,這意味著這個(gè)動(dòng)畫(huà)效果相較于上面的要流暢很多。

在定義中,transform 是不會(huì)使瀏覽器產(chǎn)生重新排版的,因此 transform 不會(huì)影響原本的布局,以及周?chē)脑?。它?huì)將定義的元素作為一個(gè)整體進(jìn)行縮放、移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)等。

基于 transform 這類(lèi)的特性,瀏覽器在渲染頁(yè)面時(shí)可以節(jié)省很多不必要的開(kāi)支,例如重新布局和將位圖傳給 GPU 等工作,這樣就使得動(dòng)畫(huà)更有效率。

總結(jié)

當(dāng)頁(yè)面需要位移動(dòng)畫(huà)時(shí),我們有兩種方案:使用 position 或是 transalte,而這兩種是符合上述情況的。其中 position 的位移方案與第一個(gè)符合,在動(dòng)畫(huà)執(zhí)行過(guò)程中會(huì)使瀏覽器重新渲染;另一外 transalte 則與第二個(gè)符合,在執(zhí)行動(dòng)畫(huà)時(shí)不會(huì)發(fā)生重新渲染。因此,在需要寫(xiě)動(dòng)畫(huà)時(shí),我們需要選擇合適的方案,最好是選擇 scale()、rotate()transalte() 等,因?yàn)樗麄兙哂懈玫男阅堋?/p>

參考

W3C: CSS Transforms
W3C: CSS Transitions
css-animations-and-transitions-performance

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