快捷導(dǎo)航

CSS3 動畫卡頓性能優(yōu)化的完美解決方案

更新時間：2018年09月20日 09:24:26 作者：yeana1

今天小編就為大家分享一篇關(guān)于css3 動畫卡頓性能優(yōu)化的完美解決方案，小編覺得內(nèi)容挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧

為什么會卡頓？

有一個前提必須要提，前端開發(fā)者們都知道，瀏覽器是單線程運行的。但是我們要明確以下幾個概念：單線程，主線程和合成線程。
雖然說瀏覽器執(zhí)行js是單線程執(zhí)行（注意，是執(zhí)行，并不是說瀏覽器只有1個線程，而是運行時，runing），但實際上瀏覽器的2個重要的執(zhí)行線程，這 2 個線程協(xié)同工作來渲染一個網(wǎng)頁：主線程和合成線程。
一般情況下，主線程負責(zé)：運行 JavaScript；計算 HTML 元素的 CSS 樣式；頁面的布局；將元素繪制到一個或多個位圖中；將這些位圖交給合成線程。
相應(yīng)地，合成線程負責(zé)：通過 GPU 將位圖繪制到屏幕上；通知主線程更新頁面中可見或即將變成可見的部分的位圖；計算出頁面中哪部分是可見的；計算出當(dāng)你在滾動頁面時哪部分是即將變成可見的；當(dāng)你滾動頁面時將相應(yīng)位置的元素移動到可視區(qū)域。

那么為什么會造成動畫卡頓呢？

原因就是主線程和合成線程的調(diào)度不合理。
下面來詳細說一下調(diào)度不合理的原因：

在使用height，width，margin，padding作為transition的值時，會造成瀏覽器主線程的工作量較重，例如從margin-left：-20px渲染到margin-left:0，主線程需要計算樣式margin-left:-19px,margin-left:-18px，一直到margin-left:0，而且每一次主線程計算樣式后，合成進程都需要繪制到GPU然后再渲染到屏幕上，前后總共進行20次主線程渲染，20次合成線程渲染，20+20次，總計40次計算。

主線程的渲染流程，可以參考瀏覽器渲染網(wǎng)頁的流程：

使用 HTML 創(chuàng)建文檔對象模型（DOM）
使用 CSS 創(chuàng)建 CSS 對象模型（CSSOM）
基于 DOM 和 CSSOM 執(zhí)行腳本（Scripts）
合并 DOM 和 CSSOM 形成渲染樹（Render Tree）
使用渲染樹布局（Layout）所有元素
渲染（Paint）所有元素

也就是說，主線程每次都需要執(zhí)行Scripts，Render Tree ,Layout和Paint這四個階段的計算。

而如果使用transform的話，例如tranform:translate(-20px,0)到transform:translate(0,0)，主線程只需要進行一次tranform:translate(-20px,0)到transform:translate(0,0)，然后合成線程去一次將-20px轉(zhuǎn)換到0px，這樣的話，總計1+20計算。

可能會有人說，這才提升了19次，有什么好性能提升的？
假設(shè)一次10ms。
那么就減少了約190ms的耗時。
會有人說，辣雞，才190ms，無所謂。
那么如果margin-left是從-200px到0呢，一次10ms，10ms*199≈2s。
還會有人說，辣雞，也就2s，無所謂。
你忘了單線程這回事了嗎？
如果網(wǎng)頁有3個動畫，3*2s=6s，就是6s的性能提升。
由于數(shù)據(jù)是猜測的，所以暫時不考慮其真實性

為了增強本文的說服力，下面我就用一個實例來證實下我的觀點，大家一起看一下

前端時間用 animation 實現(xiàn) H5 頁面中首頁動畫過渡，很簡單的一個效果，首頁加載一個客服頭像，先放大，停留 700ms 后再縮小至頂部。代碼如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="zh-cn">
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0,maximum-scale=1.0,user-scalable=1" >
  <script type="text/javascript" src="http://apps.bdimg.com/libs/jquery/2.1.1/jquery.min.js"></script>
  <title>首頁加載動畫</title>
  <head>
    <style>
      .welcome-main{
        display: none;        
        padding-bottom: 40px;      
      }
      .top-info{        
        width: 100%;        
        position: absolute;        
        left: 0;        
        top: 93px;      
      }
      .wec-img{
        width: 175px;        
        height: 175px;        
        position: relative;        
        padding: 23px;        
        box-sizing: border-box;        
        margin: 0 auto;      
       }
      .wec-img:before{        
        content: '';        
        position: absolute;        
        left: 0;        
        top: 0;        
        width: 100%;        
        height: 100%;        
        background: url("./images/kf-welcome-loading.png");        
        background-size: 100%;      
       }
      .wec-img .img-con{
        width: 100%;        
        height: 100%;        
        border-radius: 50%;        
        /*box-sizing: border-box;*/
        background: url("./images/kf_1.jpg");        
        background-size: 100%;        
        padding: 1px;      
      }
      .wec-img .img-con img{
        width: 100%;        
        height: 100%;        
        border-radius: 50%;      
      }
      .loaded .wec-img{
        -webkit-transform-origin: center top;      
      }        
      .loading.welcome-main{
        display: block;
      }
      .loading .wec-img{
        -webkit-animation:fadeIn .3s ease both;
      }
      .loading .wec-img:before{
        -webkit-animation:rotate .6s .2s linear both;      
      }
      .loaded .top-info{
        -webkit-animation:mainpadding 1s 0s ease both;      
      }
      .loaded .wec-img{
        -webkit-animation:imgSmall 1s 0s ease both;      }
      @-webkit-keyframes mainpadding{
        0%{-webkit-transform:translateY(0)  
      }
        100%{-webkit-transform:translateY(-87px)   
        }
      }      
      @-webkit-keyframes imgSmall{
        0%{
          width: 175px;          
          height: 175px;          
          padding: 23px;        
        }
        100%{          
          width: 60px;          
          height: 60px;          
          padding: 0;        
        }
      }      
      @-webkit-keyframes fadeIn{
        0%{opacity:0;-webkit-transform:scale(.3)}
        100%{opacity:1;-webkit-transform:scale(1)}
      }      
      @-webkit-keyframes rotate{
        0%{opacity:0;-webkit-transform:rotate(0deg);}
        50%{opacity:1;-webkit-transform:rotate(180deg);}
        100%{opacity:0;-webkit-transform:rotate(360deg);}
      }     
      </style>
    <body>
      <div class="welcome-main">
        <div class="top-info">
          <div class="wec-img"><p class="img-con"><img src="" alt=""></p></div>
        </div>
      </div>
      <script>
        $('.welcome-main').addClass('loading');
        setTimeout(function(){
          $('.hi.fst').removeClass('loading');
          $('.welcome-main').addClass('loaded');
        },700);
      </script>
    </body>
  </html>

在 chrome 上測試 ok，但在提測給 QA 的時候發(fā)現(xiàn)部分機型，如華為(系統(tǒng)4.2)，oppo(系統(tǒng)5.1)的出現(xiàn)卡頓情況。

百思不得其解，后來參考文章深入瀏覽器理解 CSS animations 和 transitions 的性能問題一文，將圖片縮放中動畫元素改成 transform，如下

@-webkit-keyframes imgSmall{
 0%{
   -webkit-transform:scale(1);
 }
 100%{
   -webkit-transform:scale(.465);
 }
}

果然啊，卡頓問題解決了。

文章深入瀏覽器理解 CSS animations 和 transitions 的性能問題是這么解釋的，現(xiàn)代的瀏覽器通常會有兩個重要的執(zhí)行線程，這 2 個線程協(xié)同工作來渲染一個網(wǎng)頁：主線程和合成線程。

一般情況下，主線程負責(zé)：運行 JavaScript；計算 HTML 元素的 CSS 樣式；頁面的布局；將元素繪制到一個或多個位圖中；將這些位圖交給合成線程。

相應(yīng)地，合成線程負責(zé)：通過 GPU 將位圖繪制到屏幕上；通知主線程更新頁面中可見或即將變成可見的部分的位圖；計算出頁面中哪部分是可見的；計算出當(dāng)你在滾動頁面時哪部分是即將變成可見的；當(dāng)你滾動頁面時將相應(yīng)位置的元素移動到可視區(qū)域。

假設(shè)我們要一個元素的 height 從 100 px 變成 200 px，就像這樣：

div {
  height: 100px;
  transition: height 1s linear;
}
 
div:hover {
  height: 200px;
}

主線程和合成線程將按照下面的流程圖執(zhí)行相應(yīng)的操作。注意在橘黃色方框的操作可能會比較耗時，在藍色框中的操作是比較快速的。

而使用 transform:scale 實現(xiàn)

div {
  transform: scale(0.5);
  transition: transform 1s linear;
}
 
div:hover {
  transform: scale(1.0);
}

此時流程如下：

也就是說，使用 transform，瀏覽器只需要一次生成這個元素的位圖，并在動畫開始的時候?qū)⑺峤唤o GPU 去處理。之后，瀏覽器不需要再做任何布局、繪制以及提交位圖的操作。從而，瀏覽器可以充分利用 GPU 的特長去快速地將位圖繪制在不同的位置、執(zhí)行旋轉(zhuǎn)或縮放處理。

為了從數(shù)量級上去證實這個理論，我打開 chrome 的 Timeline 查看頁面 FPS

其中，當(dāng)用 height 做動畫元素時，在切換過程的 FPS 只有 44，我們知道每秒 60 幀是最適合人眼的交互，小于 60，人眼能明顯感覺到，這就是為什么卡頓的原因。

rendering 和 painting 所花的時間如下：

再來看看用 transform:scale

FPS 達到 66，且 rendering 和 painting 時間減少了 3 倍。

到此為止問題是解決了，隔了幾天，看到一篇解決 Chrome 動畫”卡頓”的辦法，發(fā)現(xiàn)還能通過開啟硬件加速的方式優(yōu)化動畫，于是又試了一遍。

webkit-transform: translate3d(0,0,0);
-moz-transform: translate3d(0,0,0);
-ms-transform: translate3d(0,0,0);
-o-transform: translate3d(0,0,0);
transform: translate3d(0,0,0);

驚人的事情發(fā)生了，F(xiàn)PS 達到 72：