CSS animations 和 transitions的性能问题

现代的浏览器通常会有两个重要的执行线程,这2个线程协同工作来渲染一个网页:

  • 主线程
  • 合成线程

一般情况下,主线程负责:

  • 使用HTML创建文档对象模型(DOM
  • 使用CSS创建CSS对象模型(CSSOM
  • 基于DOMCSSOM执行脚本(Scripts
  • 合并DOMCSSOM形成渲染树(Render Tree
  • 使用渲染树布局(Layout)所有元素
  • 将元素绘制(Paint)到一个或多个位图中
  • 将这些位图交给合成线程

相应地,合成线程负责:

  • 通过GPU将位图绘制到屏幕上
  • 通知主线程更新页面中可见或即将变成可见的部分的位图
  • 计算出页面中哪部分是可见的
  • 计算出当你在滚动页面时哪部分是即将变成可见的
  • 当你滚动页面时将相应位置的元素移动到可视区域

长时间执行JavaScript或渲染一个很大的元素会阻塞主线程,在这期间,它将无法响应用户的交互。

相反,合成线程则会尽量去响应用户的交互。当一个页面发生变化时,合成线程会以每秒60 帧的间隔去不断重绘这个页面,即使这个页面不完整。

当用户滚动页面时,合成线程会通知主线程更新页面中最新可见部分的位图。但是,如果主线程响应地不够快,合成线程不会保持等待,而是马上绘制已经生成的位图,还没准备好的部分用白色进行填充。

GPU

目前,大多数手机、 平板电脑、 和计算机都配备了GPU芯片。它有着非常专业的定位,这意味着GPU非常擅长做某些事情(比如绘图),但在其他方面则没什么优势。

动画卡顿现象

那么为什么会造成动画卡顿呢?原因就是主线程和合成线程的调度不合理。

卡顿说明

在使用heightwidthmarginpadding作为transition的值时,会造成浏览器主线程的工作量较重,例如从margin-left:-20px渲染到margin-left:0,主线程需要计算样式margin-left:-19px,margin-left:-18px,一直到margin-left:0,而且每一次主线程计算样式后,合成进程都需要绘制到GPU然后再渲染到屏幕上,前后总共进行20次主线程渲染,20次合成线程渲染,20+20次,总计40次计算。

主线程每次都需要执行ScriptsRender Tree,LayoutPaint这四个阶段的计算。

  • 基于DOMCSSOM执行脚本(Scripts
  • 合并DOMCSSOM形成渲染树(Render Tree
  • 使用渲染树布局(Layout)所有元素
  • 将元素绘制(Paint)到一个或多个位图中

而如果使用transform的话,例如tranform:translate(-20px,0)transform:translate(0,0),主线程只需要进行一次tranform:translate(-20px,0)transform:translate(0,0),然后合成线程去一次将-20px转换到0px,这样的话,总计1+20计算。

css3动画卡顿的解决方案:

在使用css3 transtion做动画效果时,优先选择transform,尽量不要使用heightwidthmarginpadding

transform为我们提供了丰富的api,例如scaletranslaterotate等等,但是在使用时需要考虑兼容性。但其实对于大多数css3来说,mobile端支持性较好,desktop端支持性需要格外注意。

参考文章

深入浏览器理解CSS animations 和 transitions的性能问题
CSS3动画卡顿性能优化解决方案

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