CSS3 动画卡顿性能优化的完美解决方案

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?
如果网页有3个动画,3*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 content="width=device-width,initial-scale=1.0,maximum-scale=1.0,user-scalable=1" > <script type="text/javascript" src="https://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.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> <div> <div><p><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。

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