浅析CSS的性能优化

transform和position

position + top/left的效果

下面我们来看一个动画效果(类似平时页面滚动功能),在该动画是让一个球沿着某种路径移动。最简单的方式就是实时调整它们的left和top属性,使用css动画实现。

<style>
    html,
    body {
        width: 100%;
        height: 100%;
    }
    .ball-running {
        animation: run-around 4s infinite;
        width: 100px;
        height: 100px;
        background-color: red;
        position: absolute;
    }
    @keyframes run-around {
        0%: {
            top: 0;
            left: 0;
        }
        25% {
            top: 0;
            left: 200px;
        }
        50% {
            top: 200px;
            left: 200px;
        }
        75% {
            top: 200px;
            left: 0;
        }
    }
</style>
<body>
    <div class="ball-running"></div>
</body>

在运行的时候即使是在电脑浏览器上也会隐约觉得动画的运行并不流畅,更不要提在移动端达到60fps的流畅效果了。这是因为top和left的改变会触发浏览器的reflow和repaint,整个动画过程都在不断触发浏览器的重新渲染,这个过程是很影响性能的。

transform效果

为了解决这个问题,我们使用transform中的translate()来替换top和left

<style>
    html,
    body {
        width: 100%;
        height: 100%;
    }
    .ball-running {
        animation: run-around2 4s infinite;
        width: 100px;
        height: 100px;
        background-color: red;
        position: absolute;
    }
    @keyframes run-around2 {
        0% {
            transform: translate(0, 0);
        }
        25% {
            transform: translate(200px, 0);
        }
        50% {
            transform: translate(200px, 200px);
        }
        75% {
            transform: translate(0, 200px);
        }
    }
</style>
<body>
    <div class="ball-running"></div>
</body>

这个时候我们就会发现整个动画效果流畅了很多,在动画移动的过程中也没有发生repaint和reflow。那么为什么transform没有出发repaint呢?原因就是transform动画由GPU控制,支持硬件加速,并不需要软件方面的渲染。

硬件加速工作原理

浏览器收到页面文档后,会将文档中的标记语言解析为DOM树,DOM和CSS结合后形成浏览器构建页面的渲染树,渲染树中包含了大量的渲染元素,每一个渲染元素会被分到一个图层中,每个又会被加载到GPU形成渲染纹理,而图层在GPU中transform是不会触发repaint的,这一点非常类似3D绘图功能,最终这些使用transform的图层都会使用独立的合成器进程进行处理,移动时的变化也是独立的,不会影响到页面的其他元素,造成重排重绘是因为影响到页面的其他图层元素导致的,可以理解为其他元素都是在一个图层空间,所以一个图层移动其他的也会收到影响,而transform创建了一个新的复合图层,它会被GPU独立执行transform操作,跟其他图层互不影响,所以不会引起重排重绘。
此时,你也许会问浏览器什么时候会创建一个独立的复合图层呢?事实上一般是在以下几种情况下:

  • 3D或者CSS transform
  • video或canvas标签
  • CSS filters
  • 元素覆盖时,比如使用了z-index属性
    等一下,上面的示例使用的是2Dtransform而不是3D的transform,因为在动画开始和结束的时候触发了两次repaint操作。3D和2D transform的区别就在于,浏览器在页面渲染前为3D动画创建独立的复合图层,而在运行期间为2D动画创建。
    动画开始时,生成新的复合图层并加载为GPU的纹理用于初始化repaint,然后由GPU的复合器操作整个动画的执行,最后当动画结束时,再次执行repaint操作删除复合图层。

transform为什么不会引发重排

因为GPU进程会为其开启一个新的复合图层,不会影响默认复合图层(就是普通文档流),所以并不会影响周边的 DOM 结构,而属性的改变也会交给 GPU 处理,不会进行重排。使 GPU 进程开启一个新的复合图层的方式还有 3D 动画,过渡动画,以及 opacity 属性,还有一些标签,这些都可以创建新的复合图层。这些方式叫做硬件加速方式。你可以想象成新的复合图层和默认复合图层是两幅画,相互独立,不会彼此影响。降低重排的方式:要么减少次数,要么降低影响范围,创建新的复合图层就是第二种优化方式。绝对布局虽然脱离了文档流,但不会创建新的复合图层,因此当绝对布局改变时,不会影响普通文档流的 render tree,但是依然会绘制整个默认复合图层,对普通文档流是有影响的。普通文档流就是默认复合图层,不要介意我交换使用它们如果你要使用硬件加速方式降低重排的影响,请不要过度使用,创建新的复合图层是有额外消耗的,比如更多的内存消耗,并且在使用硬件加速方式时,配合 z-index 一起使用,尽可能使新的复合图层的元素层级等级最高。

使用GPU渲染元素

能触发GPU硬件加速的CSS属性

(1)transform
(2)opacity
(3)filter

使用硬件加速需要注意的事项

(1)内存。如果GPU加载了大量的纹理,那么很容易就会发生内存问题,这一点在移动端尤为明显。
(2)使用GPU渲染会影响字体的抗锯齿效果。这是因为GPU和CPU具有不同的渲染机制,即使最终硬件加速停止了,文本还是会在动画期间显示的很模糊。

总结

1、transform会使用GPU硬件加速,性能更好,position + top/left会触发大量的重排重绘,性能影响较大。
2、硬件加速的工作原理是创建一个新的复合图层,然后使用合成线程进行渲染
3、3D和2D动画的区别,2D动画会在动画开始和动画结束时触发2次重新渲染
4、使用了GPU可以优化动画小故宫但是不要滥用,会有内存问题
5、理解强制触发硬件加速的transform技巧,使用对GPU友好的CSS属性

参考文章:https://zhuanlan.zhihu.com/p/78230297

el-scrollbar是elementui自带的页面滚动条,如果用页面滚动条,我们发现在ie浏览器下卡顿很明显,但是用el-scrollbar滚动页面就会感觉会流畅很多,因为页面滚动会引发重排重绘,但是el-scrollbar是用transform不会引起,所以用el-scrollbar会感觉流畅很多,转订单去掉overflow:hidden就会流畅是因为这个样式会覆盖el-scrollbar的样式,

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