CSS3动画卡顿性能优化解决方案

男娘i 2022-05-16 09:28 604阅读 0赞

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最近在开发小程序，与vue类似，它们都有生命周期这回事。

> onLoad 监听页面加载  
> onReady 监听页面初次渲染完成  
> onShow 监听页面显示

到底是什么意思？

所以这又触碰到了我的知识盲区，不过项目在磕磕绊绊中完成的差不多了，但是遇到了CSS3动画渲染的性能问题，所以我也是被逼的，再回过头来从浏览器渲染网页的流程出发，去找动画卡顿的症结。

浏览器渲染网页的流程如下：

> 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

可以结合Alon的这篇前端性能优化和安卓开发者选项的显示页面布局。

安卓开发者选项的显示页面布局

> 如何判断手机app是native，webview还是hybird?  
> 简单说下，app中的一大块是白色的没有红线标记出来的，但是上面有按钮，图片等时，就是webview，也就是通过一个伪浏览器去请求到的数据，断网时打开app没有任何东西显示在上面

**onLoad 监听页面加载**  
在渲染完界面之后，也就是通过.json中的配置项生成native界面后，开始渲染webview的部分，一个页面只会调用一次。  
**onReady 监听页面初次渲染完成**  
一个页面只会调用一次，代表页面已经准备妥当，可以和视图层进行交互。  
**onShow 监听页面显示**  
每次打开页面都会去调用其中的函数。

## 我们的动画应该放在哪里？ ##

应该放在onShow里，因为这样我每次打开都能看到动画。

## 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，文章后面我使用chrome devtools的performance做了一个实验。

要知道，在”客户至上”的今天，好的用户体验是所有产品的必须遵守的一条规则，无论是对于开发者还是产品经理，追求极致的性能都是我们打造一个好的产品所必备的品质。  
可能看了我的略不专业的分析后，大家对主线程，合成线程以及它们在2种性能不同动画方案上的工作流程还不是很了解，可以去看一篇翻译过来的博客（英文原版链接已经失效了）：深入浏览器理解CSS animations 和 transitions的性能问题

这篇文章完美讲述了浏览器主线程和合成线程的区别，并且举了一个高度从100px变化到200px的2种动画方案的对比，对主线程和合成线程的整个工作流程做了很详尽的讲解，真心建议认真阅读一遍。

回过头来总结下，css3动画卡顿的解决方案：  
**在使用css3 transtion做动画效果时，优先选择transform，尽量不要使用height，width，margin和padding。**  
transform为我们提供了丰富的api，例如scale，translate，rotate等等，但是在使用时需要考虑兼容性。但其实对于大多数css3来说，mobile端支持性较好，desktop端支持性需要格外注意。

补充：为了增强本文的说服力，特地回家做了一个实验，代码如下

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
      <meta charset="utf-8" />
      <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
      <title>Page Title</title>
      <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
      <style> .margin-transition{ /* margin-left: 0; */ background: rgba(0,0,255,0.3); transition: margin-left 1s; } .transform-transition{ /* transform: translate(0,0); */ background: rgba(0,255,0,0.3); transition: transform 1s; } .common{ height: 300px; width: 300px; } </style>
    </head>
    <body>
      <div class="margin-transition common" id="marginTransition">
        <p>transition:margin-left 1s</p>
      </div>
      <div class="transform-transition common" id="transformTransition">
          <p>transition:tranform 1s</p>
      </div>
      <button id="control">见证奇迹</button>
      <script> var btn = document.getElementById('control'); var marginTransition = document.getElementById('marginTransition'); var transformTransition = document.getElementById('transformTransition'); btn.addEventListener("click",function(){ console.log(marginTransition.style,transformTransition.style) marginTransition.style.marginLeft = "500px"; transformTransition.style.transform = "translate(500px,0)" }) </script>  
    </body>
    </html>

我将主要借助chrome devtools的performance工具对比二者的性能差异。  
先来看margin动画，动态修改DOM节点的margin-left值从0到500px;。  
`transition: margin-left 1s;`

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