z-index和transform

作者：大漠 日期：2016-08-19 点击：7771
z-index
Transform

z-index和transform是CSS中的属性，但很少同学将二者联系到一起，感觉他们八杆子打不上。事实真的是这样吗？如果你也不能确认，这篇文章就值得你花点时间阅读。因为阅读完了，你会有所收获的。

堆叠上下文(Stacking Context)

在开始今天的主题之前，先得回忆一下CSS中的Stacking Context(堆叠上下文)。因为只有了解清楚了这个概念，才能更好的了解下面的内容。

任何HTML文档默认的堆叠上下文都是<html>元素。因此，除非创建新的堆叠上下文。默认情况下，元素的堆叠顺序相对于页面内的其他元素。在一个未做堆叠顺序更换的页面中，其顺序就是根据HTML中的元素出现的先后顺序来决定，先出现的在底下，后出现的在顶部。用数字来表示的话是就1,2,3,4,...,n这样的顺序。比如下面的示例：

第二个div做了一个margin-top的-50px，可以看到第二个div遮住了第一个div。那么怎么才能改变默认的堆叠顺序呢？

先把结论给大家抛出来，在CSS中可以使用z-index和transform可以改变元素的堆叠顺序。但也可能会导致一些奇怪的情况，比如具有较大的z-index的元素并不总是位于具有较低z-index元素的上方。比如，在一些情况之下，同时使用z-index和transform会让z-index失效等。

CSS中会产生新的层情况还有很多种：

  • 当一个元素位于HTML文档的最外层（<html>元素）
  • 当一个元素被定位了并且拥有一个z-index值（不为auto）
  • 当一个元素被设置了opacity，transforms, filters, css-regions, paged media等属性
  • flex item，也就是父元素的display设置了flex或者inline-flex值，早期的box值不行
  • grid item,也就是父元素的display设置了grid或者inline-grid值
  • isolation:isolate
  • 元素的mix-blend-mode值不为normal
  • 元素的overflow-scrolling值不为touch
  • 元素的filter值不为none
  • 元素的perspective值不为none
  • 元素的motion-path值不为none

三维空间

Web中的任何元素都存在于一个三维空间中，除了大家熟知的平面画布中的x轴和y轴之外，还有控制第三维度的z轴，如下图所示：

三维空间

在CSS中使用margin,float、offset这些属性，可以控制元素在x轴和y轴上的表现。而z轴上的表现形式可以通过z-index和transform来控制。

如何控制z轴

前面也说了，控制z是通过z-index和transform来实现的。先简单的了解一下这两种控制z轴的方法。

通过z-index控制z轴，需要配合position属性，且position的属性值为relative、absolute、fixed和sticky时。并且给z-index显式的设置数值，数值越大，其层级越高。简单点说，数值越高，元素越在顶上。

如何控制z轴

transform可以通过它的translateZ()来改变元素的层叠顺序，其值越大，越在顶层，离屏幕越近。不过通过transform:translateZ()改变元素z轴的层级，必须在元素的父元素中显示的设置transform-style: preserve-3d或者在transform中显示的设置perspective()。如下所示：

如何控制z轴

$list: #f44336,#9c27b0,#03a9f4,#009688,#ff9800,#795548;
body {
  padding: 30px;
  transform-style: preserve-3d;

  div {
    width: 200px;
    height: 200px;
    margin: 10px auto;
    position: absolute;
    &:before {
      content: attr(data-order);
      display: inline-block;
      font-size: 3em;
      font-weight: bold;
      color: #fff;
      position: absolute;
      bottom: 0;
      right: 0;
    }

    @for $i from 1 through 6 {
      &:nth-child(#{$i}){
        background-color: nth($list, $i);
        transform: translate(20 * $i + px, 20 * $i + px) translateZ(-1 * $i + px);
      }
    }
  }
}

上面的示例可能还不能明显的说明translateZ()改变堆叠上下文z轴的顺序，因为上面的代码有position设置，那你要是觉得好奇，可以看下面这个示例：

示例左边的元素是没有设置translateZ，右边的元素设置了translateZ。

有关于z-index和transform更多的教程可以阅读下面这些文章：

z-index 和 translate3d

特别声明：接下来的内容挑选于@凹凸实验室的《探究transform动画元素的z-index》一文。此文章详细讲解了transform和z-index在一起使用将会发生的状况。

在一次需求中，需要做出三张卡牌走马灯式滚动的效果，由于在前面的一张卡牌需要挡住后面的卡牌，自然而然地就用 z-index 使前面的卡牌显示在最上面，配以 transform 动画让“走马灯”滚起来，在开发过程中，在 PC 侧 Chrome 中表现良好，在本人手机浏览器中也表现良好，最后测试时却发现，在微信客户端或 QQ 客户端中打开页面出现问题，“走马灯”滚动时，卡牌先通过 transform 就位后，才把 z-index 设置较大的卡牌置于上面，感觉上非常的不流畅。

探究transform动画元素的z-index

究其原因，发现这是某些浏览器的渲染规则，涉及到 stacking context 的概念，transform 的元素会创建新的 DOM，层级会在普通元素的上面，除了 transform ,还有哪些情况会创建新 stacking context呢？

下图是对 transform 和 opacity 的测试结果：

探究transform动画元素的z-index

很明显，红色 div 都在绿色 div 上面了，说明真的有创建了个更高层级的 stacking context。再做进一步测试，我给两组的 div 都加了 position:relative;z-index:1;，结果绿色的都在上面了，手机微信上也一样，这能不能说明 z-index 对层级的影响大于 transform 和 opacity 呢。

至于 transform 变换的时候会让 z-index “临时失效”，其实并非 z-index 失效了，只是 z-index 被用在不同的 stacking context 上，而非在默认的 context 上同等地比较层级了。所以 DOM 在 transform 的工程中，DOM 处于一个新的 stacking context 里，z-index 也是相对于这个 stacking context 的，所以表现出来的实际是 stacking context 的层次，动画一结束，DOM 又回到默认的 context 里，这时的 z-index 才是在同一个 context 上的比较。

那该用什么方法来控制卡牌的层级，又能让动画流畅地表现呢，当然是 translate3d 中的 z-axis，很多时候我们并不知道它是用来做什么的，平常用得最多的只是它的 x-axis 和 y-axis，不妨先看个例子：

.box1 {
    width:100px;
    height:100px;
    background:red;
    transform:perspective(100px) translate3d(0, 0, 100px);
}
.box2 {
    width:100px;
    height:100px;
    background:blue;
    transform:perspective(100px) translate3d(0, 0, 200px);
}

实际效果是，看不到它们，然后我们再设置 perspective 为 201px，这时可以很明显地看到，.box2 占据了整个屏幕，而 .box1 宽高约为 200px，唯有设置 translate3d(0,0,0) 时，宽高才为 100px。

现在可以来理解下 perspective 和 translate3d 的关系，perspective 可以比作镜头和 DOM 的距离，实际上设置多少都没影响，因为它通过跟 z-axis 上的数值比例来影响样式，它更像是一个刻度，而 translate3d 的 z-axis 则表示了 DOM 和屏幕的距离。假定镜头跟屏幕的距离固定了，z-axis 越大，DOM 逐渐远离屏幕，靠近镜头，这时 DOM 看起来也就越大，当 z-axis 大于或等于 perspective 时，DOM元素已经在我们镜头的后面了，所以也就看不到它了。

探究transform动画元素的z-index

现在也就好理解为什么 perspective 和 translate3d 能够影响 DOM 的层级了，它们在屏幕和镜头之间的距离不同，所以就有了层次，移动端设备很好地表现了这个结论，但在 PC 的 Chrome 上测试则不然，我们仍需要 z-index 才会表现出我们需要的 层次关系。

transform变换z-index层级渲染异常

在一些浏览器或设备上，当transform和z-index在一起使用时会发生异样，造成z-index失灵。至于为什么会失灵，以及如何解决，这里就不多讲了。如果您对这方面的感兴趣，可以看看@张鑫旭大师写得一篇文章《Safari 3D transform变换z-index层级渲染异常的研究》。

文章总结了两种解决方案：

  • 方法1：父级，任意父级，非body级别，设置overflow:hidden可恢复和其他浏览器一样的渲染
  • 方法2：以毒攻毒。也可以使用3D transform变换

至于怎么使用3D Transform，大家还是移步看张大师是怎么分析的。

何时使用Transform来实现z-index

在介绍 z-index 和 translate3d一节中，我们也了解到了，有时候设置z-index来控制z轴并不有效，张大师文章也提到过，它们在一起使用时，有时候会使用z-index失灵。其实还有一个现象，大家可能平时并没有注意到。

当你通过z-index配合伪元素::before或者::after时让其z轴在元素的底部，特别是碰到大的元素渲染(比如全屏背景图)，会直接影响性能，特别是在移动端，会造成客户端闪退，也就是大家所说的Crash，给用户造成非常不好的体验。

缩合上面的几个现象(当然可能还有很多我自己没有发现的)，我们可以抛弃z-index来控制z轴的顺序，而是直接通过transform中的translateZ() 或者translate3d()来控制z轴的顺序。

总结

单独使用z-index或者transform中的translateZ、translate3d()，或许你都不会想到他们之间有这么多的故事，甚至更没有想到在实际业务中通过transform来替代z-index来控制元素的z轴的顺序。那么这篇文章介绍的就是这两者之间的故事，以及如何通过transform来控制元素z轴的顺序。如果文章讲解的有不对之处，或者你碰到过更奇葩的现象，以及相关的解决方案，欢迎在下面的评论中与我们一起分享。

大漠

常用昵称“大漠”，W3CPlus创始人，目前就职于手淘。中国Drupal社区核心成员之一。对HTML5、CSS3和Sass等前端脚本语言有非常深入的认识和丰富的实践经验，尤其专注对CSS3的研究，是国内最早研究和使用CSS3技术的一批人。CSS3、Sass和Drupal中国布道者。2014年出版《图解CSS3：核心技术与案例实战》。

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