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CSS动画性能优化：避免重绘和回流

CSS动画：让你的网页丝滑如德芙，告别卡顿如老牛

各位前端的靓仔靓女们，大家好！咱们今天聊聊一个让大家又爱又恨的话题：CSS动画。爱它，是因为它能让网页变得生动有趣，用户体验蹭蹭往上涨；恨它，是因为一不小心，它就能让你的网页卡成PPT，用户体验瞬间跌入谷底。

别慌！今天咱们就来聊聊CSS动画的“内功心法”，教你如何避免重绘和回流，让你的动画丝滑如德芙，告别卡顿如老牛。

Part 1： 什么是重绘和回流？它们真的是“罪魁祸首”吗？

想象一下，你在一家餐厅当服务员。

  • 回流（Reflow）： 来了个客人，点了份宫保鸡丁。厨房开始炒菜，这直接影响了整个餐厅的布局：厨师要占用灶台，服务员要取餐，顾客要等待…整个餐厅的运作流程都得跟着调整。在浏览器里，回流就像这样，当你改变了某个元素的尺寸、位置、内容等等，浏览器就得重新计算整个页面的布局，找到每个元素应该摆放在哪儿。这可是个大工程，费时费力。

  • 重绘（Repaint）： 好不容易宫保鸡丁做好了，端上桌，客人觉得颜色不太好看，让你换点辣椒。你回到厨房，给菜淋了点红油，颜色漂亮多了。这只是改变了菜的外观，并没有影响菜的份量和摆放位置。在浏览器里，重绘就是这样，当你改变了元素的颜色、背景、透明度等等，浏览器只需要重新绘制这个元素，不需要重新计算布局。

所以，回流的代价比重绘大得多。回流必然会引起重绘，但重绘不一定会引起回流。

现在你大概明白了，重绘和回流就像网页性能的“拦路虎”，动画卡顿的罪魁祸首往往就是它们。但是，我们要记住，它们并不是绝对的坏东西。它们是浏览器渲染的正常过程，只是我们要在动画中尽量减少它们的发生。

Part 2： 动画中的“雷区”：哪些属性容易引起重绘和回流？

知道了“敌人”是谁，接下来就要了解“敌人”的弱点。在CSS动画中，有些属性特别容易触发重绘和回流，我们要尽量避免使用它们。

  • Layout Properties (布局属性): 顾名思义，这些属性直接影响元素的布局，比如：

    • width、height、margin、padding、border
    • top、right、bottom、left（改变元素位置）
    • position（static 除外，其他都可能触发回流）
    • display（none 会导致回流，block、inline 等会影响布局）
    • float、clear
    • font-size、font-family （字体大小和字体类型会影响文本的渲染，进而影响布局）

  • Paint Properties (绘制属性): 这些属性主要影响元素的外观，比如：

    • background-color、background-image
    • color
    • text-shadow、box-shadow
    • border-radius
    • opacity

  • 需要注意的是： 访问某些DOM属性或方法也可能触发回流，比如：

    • offsetWidth、offsetHeight、offsetTop、offsetLeft
    • scrollWidth、scrollHeight、scrollTop、scrollLeft
    • clientWidth、clientHeight
    • getComputedStyle() （获取计算后的样式）

Part 3： “内功心法”：如何避免重绘和回流？

了解了“雷区”，接下来就是我们的“内功心法”了。记住以下几点，就能让你在CSS动画的道路上畅通无阻：

  1. 使用 transform 和 opacity 属性： 这两个属性是动画性能的“最佳拍档”。它们不会触发回流，只会触发合成（Composite），合成是浏览器渲染流水线中的一个步骤，它通常比重绘和回流的代价小得多。

    • transform: 可以实现元素的位移 (translate)、缩放 (scale)、旋转 (rotate)、倾斜 (skew) 等动画效果。
    • opacity: 可以实现元素的透明度动画效果。

    举个栗子：

    你想让一个 div 从左到右移动，不要直接改变 left 属性，而是使用 transform: translateX()：

    .box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: red;
  position: absolute; /* 必须设置，否则 transform 不起作用 */
}

.box.animate {
  transition: transform 1s ease-in-out;
  transform: translateX(500px);
}

    再比如，你想让一个 div 逐渐显示出来，不要直接改变 display 属性，而是使用 opacity：

    .box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: blue;
  opacity: 0; /* 初始状态透明 */
}

.box.animate {
  transition: opacity 1s ease-in-out;
  opacity: 1;
}

  2. 开启硬件加速（GPU加速）： 浏览器会将一些动画交给GPU来处理，GPU在处理图形图像方面比CPU更有效率。 开启硬件加速的方法很简单，只需要给元素添加一个 transform: translateZ(0); 或者 will-change: transform; 属性。

    • transform: translateZ(0);: 这个属性会创建一个3D变换上下文，强制浏览器使用GPU来渲染。即使你没有实际的3D变换，这个属性也能起到开启硬件加速的作用。
    • will-change: transform;: 这个属性告诉浏览器，这个元素将会发生 transform 变化，浏览器可以提前做一些优化。will-change 还可以指定其他属性，比如 opacity、top、left 等，但要谨慎使用，过度使用可能会导致性能问题。

    注意： 过度使用硬件加速也可能导致问题，比如增加GPU的负担，导致其他应用的性能下降。所以，要根据实际情况来选择是否开启硬件加速。

  3. 避免频繁操作DOM： DOM操作是昂贵的，尤其是频繁的DOM操作，会导致大量的重绘和回流。尽量减少DOM操作，可以使用以下技巧：

    • 使用文档片段（DocumentFragment）： 如果你需要批量添加DOM元素，不要一个一个地添加到页面中，而是先将它们添加到文档片段中，然后一次性地将文档片段添加到页面中。文档片段是一个轻量级的DOM结构，不会引起页面的回流。
    const fragment = document.createDocumentFragment();
for (let i = 0; i < 100; i++) {
  const li = document.createElement('li');
  li.textContent = `Item ${i}`;
  fragment.appendChild(li);
}
document.getElementById('myList').appendChild(fragment);
    • 缓存DOM节点： 如果你需要多次访问同一个DOM节点，不要每次都通过 document.getElementById() 或 document.querySelector() 来获取，而是将它缓存起来。
    const myList = document.getElementById('myList'); // 缓存DOM节点
for (let i = 0; i < 100; i++) {
  const li = document.createElement('li');
  li.textContent = `Item ${i}`;
  myList.appendChild(li); // 使用缓存的DOM节点
}

  4. 离线处理： 如果你需要对一个元素进行大量的修改，比如修改多个样式属性，可以先将元素从DOM树中移除（display: none），然后进行修改，最后再将元素添加到DOM树中。这样可以避免多次重绘和回流。

    const box = document.getElementById('myBox');
box.style.display = 'none'; // 移除DOM树
box.style.width = '200px';
box.style.height = '200px';
box.style.backgroundColor = 'green';
box.style.display = 'block'; // 添加回DOM树

  5. 避免使用 table 布局： table 布局非常复杂，任何一个小的改动都可能导致整个 table 的重新计算。尽量避免使用 table 布局，可以使用 div 和 CSS 来实现相同的效果。

  6. 合理使用 CSS 选择器： CSS选择器的效率对性能也有影响。尽量避免使用复杂的选择器，比如通配符选择器 (*)、属性选择器 ([attribute])、伪类选择器 (:hover) 等。尽量使用ID选择器 (#id) 和类选择器 (.class)。

  7. 节流和防抖： 对于一些高频率触发的事件，比如 scroll、resize、mousemove 等，可以使用节流（throttle）和防抖（debounce）技术来减少事件处理函数的执行次数。

    • 节流： 在一定时间内，只执行一次事件处理函数。
    • 防抖： 在事件停止触发一段时间后，才执行事件处理函数。

Part 4： 工具助力：如何分析和优化CSS动画性能？

除了掌握“内功心法”，我们还可以借助一些工具来分析和优化CSS动画性能。

  • Chrome DevTools： Chrome DevTools 是一个强大的开发者工具，可以用来分析网页的性能瓶颈。在 Performance 面板中，可以录制网页的运行时性能，查看每一帧的渲染时间、CPU占用率、内存占用率等信息。通过分析这些数据，可以找到导致动画卡顿的原因。

    • Frames: 可以看到每一帧的渲染时间，如果某一帧的渲染时间过长，就说明这一帧出现了性能问题。
    • Summary: 可以看到各种操作的耗时占比，比如 Rendering、Scripting、Painting 等。
    • Bottom-Up / Call Tree / Event Log: 可以深入分析每一个操作的细节，找到导致性能问题的具体代码。

  • PageSpeed Insights： PageSpeed Insights 是 Google 提供的网页性能分析工具，可以评估网页的性能，并提供优化建议。

Part 5： 总结：让你的动画丝滑如德芙

好了，说了这么多，总结一下：

  • 理解重绘和回流： 它们是浏览器渲染的正常过程，但我们要尽量减少它们的发生。
  • 避免使用容易引起重绘和回流的属性： 尽量使用 transform 和 opacity 属性。
  • 开启硬件加速： 使用 transform: translateZ(0); 或 will-change: transform;。
  • 减少DOM操作： 使用文档片段、缓存DOM节点、离线处理。
  • 合理使用CSS选择器： 避免使用复杂的选择器。
  • 节流和防抖： 对于高频率触发的事件，可以使用节流和防抖技术。
  • 使用工具分析和优化性能： Chrome DevTools 和 PageSpeed Insights 是你的好帮手。

记住这些“内功心法”，再加上一些实践经验，你就能让你的CSS动画丝滑如德芙，告别卡顿如老牛，让你的网页焕发出新的生命力！

最后，希望这篇文章能帮助你更好地理解和优化CSS动画性能。如果你有任何问题，欢迎在评论区留言，我们一起交流学习！ 祝你编码愉快！

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