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JS `CSS-in-JS` 库的运行时性能与编译时优化

好的，很高兴能和大家聊聊CSS-in-JS的运行时性能和编译时优化。咱们今天就来扒一扒这些酷炫库的底裤，看看它们是怎么在性能上“搔首弄姿”的。

开场白：CSS-in-JS，爱恨情仇

大家好！今天咱们来聊聊一个前端界让人又爱又恨的话题：CSS-in-JS。爱它，是因为它解决了传统CSS在大型项目中的种种痛点，比如全局命名冲突、样式复用困难等等。恨它，则是因为它那饱受诟病的运行时性能问题。

想象一下，你辛辛苦苦写了一个高性能的React组件，结果却被CSS-in-JS拖了后腿，是不是有一种想砸电脑的冲动？别着急，今天我们就来深入探讨一下CSS-in-JS的性能问题，以及如何通过编译时优化来拯救我们的页面。

CSS-in-JS 的运行时性能瓶颈

首先，我们要搞清楚CSS-in-JS的运行时性能瓶颈到底在哪里。简单来说，就是它在浏览器运行时做了太多的事情，导致页面渲染变慢。

1. 样式计算

这是最大的性能消耗点。传统的CSS，浏览器只需要解析一次样式表，然后应用到对应的元素上。而CSS-in-JS，每次组件渲染时，都要重新计算样式。

  • 动态样式： CSS-in-JS允许我们根据组件的props或state动态地生成样式。这听起来很酷，但每次数据变化，样式都要重新计算，这无疑增加了浏览器的负担。
  • JavaScript开销： CSS-in-JS本质上是用JavaScript来操作CSS。JavaScript的执行本身就需要消耗时间。

2. 样式注入

计算好样式后，CSS-in-JS需要将这些样式注入到DOM中。

  • 动态创建Style标签： 一些CSS-in-JS库会动态地创建<style>标签，并将样式规则插入到标签中。频繁地操作DOM，会触发浏览器的重排（reflow）和重绘（repaint），这可是性能的大敌。
  • 更新Style标签内容： 如果已经有<style>标签，CSS-in-JS可能会直接更新标签的内容。虽然比创建标签好一些，但仍然会触发浏览器的重排和重绘。
  • Inline Style： 直接将样式写在元素的style属性里。虽然简单粗暴，但会增加HTML的大小，并且不支持一些高级CSS特性（比如伪类、媒体查询）。

3. 额外的JavaScript体积

引入CSS-in-JS库本身会增加JavaScript的体积，这会延长页面的加载时间。

运行时性能测试 Demo

为了更直观地看到CSS-in-JS的运行时性能问题，我们来写一个简单的例子。

import styled from 'styled-components';

const StyledDiv = styled.div`
  background-color: ${props => props.bgColor};
  color: ${props => props.textColor};
  padding: 10px;
  font-size: ${props => props.fontSize}px;
`;

function PerformanceTest({ bgColor, textColor, fontSize }) {
  return (
    <StyledDiv bgColor={bgColor} textColor={textColor} fontSize={fontSize}>
      Hello, CSS-in-JS!
    </StyledDiv>
  );
}

export default PerformanceTest;

在这个例子中，我们使用了styled-components库。每次bgColor、textColor或fontSize发生变化时，StyledDiv组件都会重新渲染，并且styled-components会重新计算和注入样式。

我们可以使用浏览器的Performance工具来观察这个组件的渲染性能。你会发现，每次数据变化，都会触发大量的JavaScript执行和DOM操作。

编译时优化：拯救性能的利器

既然运行时性能这么差，难道CSS-in-JS就一无是处了吗？当然不是！聪明的开发者们早就想出了各种办法来优化CSS-in-JS的性能，其中最有效的就是编译时优化。

编译时优化是指在构建时（build time）将CSS-in-JS的代码转换成静态的CSS文件，从而避免了运行时的性能消耗。

1. 静态提取（Static Extraction）

这是最常见的编译时优化方式。它的原理很简单：在构建时，分析CSS-in-JS代码，提取出静态的CSS规则，然后将这些规则写入到单独的CSS文件中。

  • 优点： 极大地提高了运行时性能，因为浏览器只需要加载和解析静态的CSS文件。
  • 缺点： 无法处理动态样式。如果你的组件依赖于props或state来生成样式，那么这些样式就无法被静态提取。

2. CSS Modules

CSS Modules并不是一个独立的CSS-in-JS库，而是一种CSS模块化的解决方案。它可以和任何CSS-in-JS库配合使用，来实现编译时优化。

  • 原理： CSS Modules会将CSS文件中的类名进行转换，生成唯一的、局部的类名。这样就可以避免全局命名冲突。
  • 优点： 可以和现有的CSS-in-JS库无缝集成，提高代码的可维护性和可复用性。
  • 缺点： 需要额外的配置和工具支持。

3. Zero-Runtime CSS-in-JS

有一些CSS-in-JS库号称是“Zero-Runtime”，它们的目标是在运行时不执行任何JavaScript代码。

  • 原理： 这些库会在构建时将所有的CSS-in-JS代码转换成静态的CSS文件，并且生成对应的JavaScript代码来管理这些样式。
  • 优点： 运行时性能极高，接近于手写CSS。
  • 缺点： 对动态样式的支持有限，需要仔细评估是否适合你的项目。

常见 CSS-in-JS 库的编译时优化策略

让我们来看看几个流行的CSS-in-JS库是如何实现编译时优化的。

1. Styled Components

  • Babel插件： babel-plugin-styled-components是一个官方提供的Babel插件，可以用来优化styled-components的性能。它可以实现：

    • Server-Side Rendering (SSR)优化： 在服务器端渲染时，将所有的样式提取到<style>标签中，避免了客户端的FOUC (Flash of Unstyled Content) 问题。
    • 代码压缩： 移除不必要的空格和注释，减小CSS文件的大小。
    • 类名生成优化： 生成更短、更高效的类名。

  • minify选项： 在生产环境下，启用minify选项可以压缩CSS代码，减小文件大小。

// .babelrc.js
module.exports = {
  plugins: [
    [
      "babel-plugin-styled-components",
      {
        ssr: true,
        displayName: true,
        preprocess: false,
      },
    ],
  ],
};

2. Emotion

  • @emotion/babel-plugin： Emotion也提供了一个Babel插件，可以用来优化性能。它可以实现：

    • 静态提取： 将静态的CSS规则提取到单独的CSS文件中。
    • CSS Modules支持： 可以和CSS Modules配合使用，实现更高级的模块化。

  • cache选项： Emotion使用一个cache对象来缓存样式。通过合理地配置cache，可以避免重复计算样式。

// babel.config.js
module.exports = {
  presets: ['@babel/preset-react'],
  plugins: ['@emotion']
};

3. Material UI (with styled-components or Emotion)

Material UI是一个流行的React UI库，它可以使用styled-components或Emotion作为CSS-in-JS的解决方案。

  • makeStyles API： Material UI提供了一个makeStyles API，可以用来创建样式。这个API可以和Babel插件配合使用，实现编译时优化。

  • ThemeProvider： Material UI使用ThemeProvider来传递主题信息。通过合理地配置ThemeProvider，可以避免不必要的样式更新。

import { makeStyles } from '@material-ui/core/styles';

const useStyles = makeStyles((theme) => ({
  root: {
    backgroundColor: theme.palette.primary.main,
    color: theme.palette.primary.contrastText,
  },
}));

function MyComponent() {
  const classes = useStyles();

  return <div className={classes.root}>Hello, Material UI!</div>;
}

4. Linaria

Linaria是一个Zero-Runtime CSS-in-JS库。它会在构建时将所有的CSS-in-JS代码转换成静态的CSS文件，并且生成对应的JavaScript代码来管理这些样式。

  • babel-plugin-linaria： Linaria提供了一个Babel插件，可以用来实现编译时转换。

  • webpack loader： Linaria还提供了一个webpack loader，可以用来处理CSS文件。

// webpack.config.js
module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /.css$/,
        use: [
          'style-loader',
          'css-loader',
          'linaria/loader',
        ],
      },
      {
        test: /.js$/,
        use: [
          'babel-loader',
          {
            loader: 'linaria/loader',
            options: {
              sourceMap: process.env.NODE_ENV !== 'production',
            },
          },
        ],
      },
    ],
  },
};

性能优化最佳实践

除了编译时优化，我们还可以通过一些其他的技巧来提高CSS-in-JS的性能。

1. 减少动态样式的数量

尽量使用静态样式，避免过度依赖动态样式。如果必须使用动态样式，尽量减少动态样式的数量。

2. 使用 useMemo 和 useCallback

对于复杂的样式计算，可以使用useMemo来缓存计算结果。对于传递给子组件的回调函数，可以使用useCallback来避免不必要的重新渲染。

3. 使用 shouldComponentUpdate 或 React.memo

对于纯组件，可以使用shouldComponentUpdate或React.memo来避免不必要的重新渲染。

4. 避免频繁的DOM操作

尽量减少DOM操作的次数。可以使用requestAnimationFrame来批量更新DOM。

5. 使用CSS变量

CSS变量可以用来存储一些常用的样式值。这样可以避免重复计算样式。

6. 选择合适的CSS-in-JS库

不同的CSS-in-JS库有不同的性能特点。根据你的项目需求，选择最合适的库。

CSS-in-JS 库 运行时性能 编译时优化支持 动态样式支持 学习曲线 社区活跃度
Styled Components 中 良好 良好 低 高
Emotion 中 良好 良好 低 高
Material UI 中 良好 良好 中 高
Linaria 高 优秀 有限 中 中
CSS Modules 高 优秀 有限 低 高

总结

CSS-in-JS是一个强大的工具，它可以解决传统CSS在大型项目中的种种痛点。但是，它的运行时性能问题也不容忽视。通过编译时优化和一些其他的技巧，我们可以有效地提高CSS-in-JS的性能，让我们的页面更加流畅。

希望今天的分享对大家有所帮助！记住，没有银弹，选择最适合自己项目和团队的方案才是王道。

答疑时间

现在是答疑时间，大家有什么问题都可以提出来，我会尽力解答。感谢大家的参与！

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