前端性能优化(CSS动画篇)

原理

现代浏览器在使用CSS3动画时,以下四种情形绘制的效率较高,分别是:

  • 改变位置(translate)
  • 改变大小(scale)
  • 旋转(rotate)
  • 改变透明度(opacity)

CSS的图层的概念(Chrome浏览器)

浏览器在渲染一个页面时,会将页面分为很多个图层,图层有大有小,每个图层上有一个或多个节点。在渲染DOM的时候,浏览器所做的工作实际上是:

  1. 获取DOM后分割为多个图层
  2. 对每个图层的节点计算样式结果(Recalculate style--样式重计算)
  3. 为每个节点生成图形和位置(Layout--回流和重布局)
  4. 将每个节点绘制填充到图层位图中(Paint Setup和Paint--重绘)
  5. 图层作为纹理上传至GPU
  6. 符合多个图层到页面上生成最终屏幕图像(Composite Layers--图层重组)

Chrome中满足以下任意情况就会创建图层:

  • 3D或透视变换(perspective transform)CSS属性
  • 使用加速视频解码的<video>节点
  • 拥有3D(WebGL)上下文或加速的2D上下文的<canvas>节点
  • 混合插件(如Flash)
  • 对自己的opacity做CSS动画或使用一个动画webkit变换的元素
  • 拥有加速CSS过滤器的元素
  • 元素有一个包含复合层的后代节点(一个元素拥有一个子元素,该子元素在自己的层里)
  • 元素有一个z-index较低且包含一个复合层的兄弟元素(换句话说就是该元素在复合层上面渲染)

需要注意的是,如果图层中某个元素需要重绘,那么整个图层都需要重绘。比如一个图层包含很多节点,其中有个gif图,gif图的每一帧,都会重回整个图层的其他节点,然后生成最终的图层位图。所以这需要通过特殊的方式来强制gif图属于自己一个图层(translateZ(0)或translate3d(0,0,0)),CSS3的动画也是一样(好在绝大部分情况浏览器自己会为CSS3动画的节点创建图层)

层和CSS动画

简化一下上述过程,每一帧动画浏览器可能需要做如下工作:

  1. 计算需要被加载到节点上的样式结果(Recalculate style--样式重计算)
  2. 为每个节点生成图形和位置(Layout--回流和重布局)
  3. 将每个节点填充到图层中(Paint Setup和Paint--重绘)
  4. 组合图层到页面上(Composite Layers--图层重组)

如果我们需要使得动画的性能提高,需要做的就是减少浏览器在动画运行时所需要做的工作。最好的情况是,改变的属性仅仅印象图层的组合,变换(transform)和透明度(opacity)就属于这种情况

触发重布局的属性


有些节点,当你改变他时,会需要重新布局(这也意味着需要重新计算其他被影响的节点的位置和大小)。这种情况下,被影响的DOM树越大(可见节点),重绘所需要的时间就会越长,而渲染一帧动画的时间也相应变长。所以需要尽力避免这些属性


一些常用的改变时会触发重布局的属性

盒子模型相关属性会触发重布局:
width
height
padding
margin
display
border-width
border
min-height

定位属性及浮动也会触发重布局:
top
bottom
left
right
position
float
clear

改变节点内部文字结构也会触发重布局:
text-align
overflow-y
font-weight
overflow
font-family
line-height
vertival-align
white-space
font-size

这么多常用属性都会触发重布局,可以看到,他们的特点就是可能修改整个节点的大小或位置,所以会触发重布局


触发重绘的属性

修改时只触发重绘的属性有:

color
border-style
border-radius
visibility
text-decoration
background
background-image
background-position
background-repeat
background-size
outline-color
outline
outline-style
outline-width
box-shadow
这样可以看到,这些属性都不会修改节点的大小和位置,自然不会触发重布局,但是节点内部的渲染效果进行了改变,所以只需要重绘就可以了

触发图层重组的属性

  • 透明度竟然不会触发重绘?

需要注意的是,上面那些触发重绘的属性里面没有opacity(透明度),很奇怪不是吗?实际上透明度的改变后,GPU在绘画时只是简单的降低之前已经画好的纹理的alpha值来达到效果,并不需要整体的重绘。不过这个前提是这个被修改opacity本身必须是一个图层,如果图层下还有其他节点,GPU也会将他们透明化

  • 强迫浏览器创建图层

在Blink和WebKit的浏览器中,一当一个节点被设定了透明度的相关过渡效果或动画时,浏览器会将其作为一个单独的图层,但很多开发者使用translateZ(0)或者translate3d(0,0,0)去使浏览器创建图层。这种方式可以消除在动画开始之前的图层创建时间,使得动画尽快开始(创建图层和绘制图层还是比较慢的),而且不会随着抗锯齿而导出突变。不过这种方法需要节制,否则会因为创建过多的图层导致崩溃

  • Chrome中的抗锯齿

Chrome中,非根图层以及透明图层使用grayscale antialiasing而不是subpixel antialiasing,如果抗锯齿方法变化,这个效果将会非常显著。如果你打算预处理一个节点而不打算等到动画开始,可以通过这种强迫浏览器创建图层的方式进行

//灰度级示例
.gray {
-webkit-filter: grayscale(100%);
-moz-filter: grayscale(100%);
-ms-filter: grayscale(100%);
-o-filter: grayscale(100%);
filter: grayscale(100%);filter: gray;
}

"webkit-font-smoothing" 属性。这个属性可以使页面上的字体抗锯齿(antialiased)

Conclusin

我们通过节点的transform可以修改节点的位置、旋转、大小等。我们平常会使用left和top属性来修改节点的位置,但正如上面所述,left和top会触发重布局,修改时的代价相当大。取而代之的更好方法是使用translate,这个不会触发重布局。

动画给予了页面丰富的视觉体验。我们应该尽力避免使用会触发重布局和重绘的属性,以免失帧。最好提前申明动画,这样能让浏览器提前对动画进行优化。由于GPU的参与,现在用来做动画的最好属性是如下几个:

  • opacity
  • translate
  • rotate
  • scale

[前端性能优化(CSS动画篇)]原文地址:(http://segmentfault.com/a/1190000000490328)

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