CSS Animation性能优化

如果看完了还不过瘾?想和作者深聊相关话题,可以点击这里向作者提问!

CSS Animation是实现Web Animation方法之一,其主要通过@keyframesanimation-*或者transition来实现一些Web动效。不过今天我们聊的不是怎么制作Web动画,咱们来聊聊CSS Animation性能相关的话题。

浏览器渲染原理

关于浏览器工作原理之前有一篇非常出名的文章《浏览器的工作原理:新式网络浏览器幕后揭秘》。文章详细阐述了浏览器工作原理,下面用两张图来分别描述Firefox和Chrome浏览器对Web页面的渲染过程:

Chrome渲染过程

Chrome渲染过程

有关于Chrome浏览器渲染的详细内容,可以参考《图解浏览器渲染过程 - 基于Webkit/Blink内核Chrome浏览器》一文。

Firefox渲染过程

Firefox渲染过程

特别声明:接下来的内容都是针对于Chrome浏览器进行讨论。

Chrome渲染部分的实际含义

从上面的流程图中不难看出,Chrome渲染主要包括Parse Html、Recalculate Style、Layout、Rasterizer、Paint、Image Decode、Image Resize和Composite Layers等。简单了解一下其含义,以便后续内容的更好理解。

Parse Html

发送一个http请求,获取请求的内容,然后解析HTML的过程。

有一个经典的前端面试题:当你在浏览器中输入google.com并且按下回车之后发生了什么? 这个面试题或许能帮助大家更好的理解Parse Html,甚至是浏览器渲染的其他几个部分。

Recalculate Style

重新计算样式,它计算的是Style,和Layout做的事情完全不同。Layout计算的是一个元素绝对的位置和尺寸,或者说是“Compute Layout”。

Recalculate被触发的时候做的事情就是处理JavaScript给元素设置的样式而已。Recalculate Style会计算Render树(渲染树),然后从根节点开始进行页面渲染,将CSS附加到DOM上的过程。

任何企图改变元素样式的操作都会触发Recalculate。同Layout一样,它也是在JavaScript执行完成后才触发的。

Layout

计算页面上的布局,即元素在文档中的位置及大小。正如前面所述,Layout计算的是布局位置信息。任何有可能改变元素位置或大小的样式都会触发这个Layout事件。

触发Layout的属性非常的多,如果想了解什么属性会触发Layout事件,可以在CSS Triggers网站查阅。下图截了一部分:

Laout

Rasterizer

光栅化,一般的安卓手机都会进行光栅化,光栅主要是针对图形的一个栅格化过程。低端手机在这部分耗时还是蛮多的。

Paint

页面上显示东西有任何变动都会触发Paint。包括拖动滚动条,鼠标选择中文字等这些完全不改变样式,只改变显示结果的动作都会触发Paint。

Paint的工作就是把文档中用户可见的那一部分展现给用户。Paint是把Layout和Recalculate的计算的结果直接在浏览器视窗上绘制出来,它并不实现具体的元素计算。

Image Decode

图片解码,将图片解析到浏览器上显示的过程。

Image Resize

图片的大小设置,图片加载解析后,若发现图片大小并不是实际的大小(CSS改变了宽度),则需要Resize。Resize越大,耗时越久,所以尽量以图片的原始大小输出。

Composite Layers

最后合并图层,输出页面到屏幕。浏览器在渲染过程中会将一些含有特殊样式的DOM结构绘制于其他图层,有点类似于PhotoShop的图层概念。一张图片在PotoShop是由多个图层组合而成,而浏览器最终显示的页面实际也是有多个图层构成的。

下面这些因素都会导致新图层的创建:

  • 进行3D或者透视变换的CSS属性
  • 使用硬件加速视频解码的<video>元素
  • 具有3D(WebGL)上下文或者硬件加速的2D上下文的<canvas>元素
  • 组合型插件(即Flash)
  • 具有有CSS透明度动画或者使用动画式Webkit变换的元素
  • 具有硬件加速的CSS滤镜的元素

有关于Composite方面的深入剖析,可以阅读《无线性能优化:Composite》一文。

像素渲染流水线

通过前面的介绍,在屏幕上最终呈现的页面,是类似于图层一样合并输出到屏幕上的。其实所写的Web页面最终以像素的形式在浏览器屏幕上呈现。这样一来,我们需要理解所写的页面代码是如何被转换成屏幕上显示的像素。这个转换过程可以归纳为这样的一个流水线,主要包含五个关键步骤:

像素渲染流水线

  • JavaScript:一般来说,我们会使用JavaScript来实现一些视觉变化的效果。比如CSS Animation、Transition和Web Animation API。
  • Style:计算样式。这个过程是根据CSS选择器,对每个DOM元素匹配对应的CSS样式。这一步结束之后,就确定了每个DOM元素上应该应用什么CSS样式规则。
  • Layout:布局。上一步确定了每个DOM元素的样式规则,这一步就是具体计算每个DOM元素最终在屏幕上显示的大小和位置。Web页面中元素的布局是相对的,因此一个元素的布局发生变化,会联动地引发其他元素的布局发生变化。比如,<body>元素的width变化会影响其后代元素的宽度。因此,对于浏览器而言,布局过程是经常发生的
  • Paint:绘制。本质上就是填充像素的过程。包括绘制文字、颜色、图像、边框和阴影等,也就是一个DOM元素所有的可视效果。一般来说,这个绘制过程是在多个层上完成的。
  • Composite:渲染层合并。前面也说过,对于页面中DOM元素的绘制是在多个层上进行的。在每个层上完成绘制过程之后,浏览器会将所有层按照合理的顺序合并成一个图层,然后在屏幕上呈现。对于有位置重叠的元素的页面,这个过程尤其重要,因为一量图层的合并顺序出错,将会导致元素显示异常。

上述过程的每一步都有可能会发生,因此一定要弄清楚自己的代码将会运行在哪一步。

虽然在理论上,而面的每一帧都是结过上述的流水线处理之后渲染出来的,但并不意味着页面每一帧的渲染都需要经过上述五个步骤的处理。实际上,对视觉变化效果的一个帧的渲染,有三种常用的流水线。

JavaScript/CSS =>计算样式=>布局=>绘制=>渲染层合并

像素渲染流水线

如果你修改一个DOM元素的“Layout”属性,也就是改变了元素的样式(比如widthheight或者position等),那么浏览器会检查哪些元素需要重新布局,然后对页面激发一个reflow(重排)过程完成重新布局。被reflow(重排)的元素,接下来也会激发绘制过程,最后激发渲染层合并过程,生成最后的画面。

reflow又叫重排,是指浏览器计算页面的全部或部分布局所做的处理。reflow必定会引发重绘,这对于Web的性能影响是极大的。

JavaScript/CSS => 计算样式 =>绘制 =>渲染层合并

像素渲染流水线

如果你修改一个DOM元素的“Paint Only”属性,比如背景图片、文字颜色或阴影等,这些属性不会影响页面的布局,因此浏览器会在完成样式计算之后,跳过布局过程,只会绘制和渲染层合并过程。

JavaScript/CSS => 计算样式 =>渲染层合并

像素渲染流水线

如果你修改一个非样式且非绘制的CSS属性,那么浏览器会在完成样式计算之后,跳过布局和绘制的过程,直接做渲染层合并。这种方式在性能上是最理想的,对于动画和滚动这种负荷很重的渲染,我们要争取使用第三

剩余70%内容付费后可查看
* 请输入阅读码(忘记阅读码?

如需转载,烦请注明出处:https://www.w3cplus.com/animation/animation-performance.html

如果文章中有不对之处,烦请各位大神拍正。如果你觉得这篇文章对你有所帮助,打个赏,让我有更大的动力去创作。(^_^)。看完了?还不过瘾?点击向作者提问!

赏杯咖啡,鼓励他创作更多优质内容!
返回顶部