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浅谈CSS3 动画卡顿解决方案

来源:脚本之家  责任编辑:小易  

为什么会卡顿?

有一个前提必须要提,前端开发者们都知道,浏览器是单线程运行的。但是我们要明确以下几个概念:单线程,主线程和合成线程。

虽然说浏览器执行js是单线程执行(注意,是执行,并不是说浏览器只有1个线程,而是运行时,runing),但实际上浏览器的2个重要的执行线程,这 2 个线程协同工作来渲染一个网页:主线程和合成线程。

一般情况下,主线程负责:运行 JavaScript;计算 HTML 元素的 CSS 样式;页面的布局;将元素绘制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。

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。

下面来详细说一下调度不合理的原因:

在使用height,width,margin,padding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。

主线程的渲染流程,可以参考浏览器渲染网页的流程:

  • 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 DOM 和 CSSOM 执行脚本(Scripts)
  • 合并 DOM 和 CSSOM 形成渲染树(Render Tree)
  • 使用渲染树布局(Layout)所有元素
  • 渲染(Paint)所有元素

也就是说,主线程每次都需要执行Scripts,Render Tree ,Layout和Paint这四个阶段的计算。

而如果使用transform的话,例如tranform:translate(-20px,0)到transform:translate(0,0),主线程只需要进行一次tranform:translate(-20px,0)到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。

可能会有人说,这才提升了19次,有什么好性能提升的?

假设一次10ms。

那么就减少了约190ms的耗时。

会有人说,辣鸡,才190ms,无所谓。

那么如果margin-left是从-200px到0呢,一次10ms,10ms

199≈2s。

还会有人说,辣鸡,也就2s,无所谓。

你忘了单线程这回事了吗?

2s=6s,就是6s的性能提升。

由于数据是猜测的,所以暂时不考虑其真实性

为了增强本文的说服力,下面我就用一个实例来证实下我的观点,大家一起看一下

前端时间用 animation 实现 H5 页面中首页动画过渡,很简单的一个效果,首页加载一个客服头像,先放大,停留 700ms 后再缩小至顶部。代码如下:

<!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>首页加载动画</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.jpg");        
        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 上测试 ok,但在提测给 QA 的时候发现部分机型,如华为(系统4.2),oppo(系统5.1)的出现卡顿情况。

百思不得其解,后来参考文章深入浏览器理解 CSS animations 和 transitions 的性能问题一文,将图片缩放中动画元素改成 transform,如下

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

果然啊,卡顿问题解决了。

文章深入浏览器理解 CSS animations 和 transitions 的性能问题是这么解释的,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:主线程和合成线程。

一般情况下,主线程负责:运行 JavaScript;计算 HTML 元素的 CSS 样式;页面的布局;将元素绘制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。

假设我们要一个元素的 height 从 100 px 变成 200 px,就像这样:

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

主线程和合成线程将按照下面的流程图执行相应的操作。注意在橘黄色方框的操作可能会比较耗时,在蓝色框中的操作是比较快速的。

而使用 transform:scale 实现

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

此时流程如下:

也就是说,使用 transform,浏览器只需要一次生成这个元素的位图,并在动画开始的时候将它提交给 GPU 去处理 。之后,浏览器不需要再做任何布局、 绘制以及提交位图的操作。从而,浏览器可以充分利用 GPU 的特长去快速地将位图绘制在不同的位置、执行旋转或缩放处理。

为了从数量级上去证实这个理论,我打开 chrome 的 Timeline 查看页面 FPS

其中,当用 height 做动画元素时,在切换过程的 FPS 只有 44,我们知道每秒 60 帧是最适合人眼的交互,小于 60,人眼能明显感觉到,这就是为什么卡顿的原因。

rendering 和 painting 所花的时间如下:

再来看看用 transform:scale

FPS 达到 66,且 rendering 和 painting 时间减少了 3 倍。

到此为止问题是解决了,隔了几天,看到一篇解决 Chrome 动画”卡顿”的办法,发现还能通过开启硬件加速的方式优化动画,于是又试了一遍。

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);

惊人的事情发生了,FPS 达到 72:

总结解决 CSS3 动画卡顿方案

尽量使用 transform 当成动画熟悉,避免使用 height,width,margin,padding 等;

要求较高时,可以开启浏览器开启 GPU 硬件加速。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。


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