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CSS 表达式（Expression）：IE 时代动态属性的历史教训与性能噩梦

好的，我们开始。

CSS 表达式（Expression）：IE 时代动态属性的历史教训与性能噩梦

大家好，今天我们来聊聊一个在前端历史上昙花一现，但留下了深刻教训的技术——CSS 表达式 (CSS Expressions)。它曾是早期 Internet Explorer (IE) 浏览器中一种“动态”设置 CSS 属性值的手段，但也因为其性能问题和安全隐患，最终被彻底移除。今天我们就来深入探讨 CSS 表达式的原理、用途、问题以及它给我们带来的历史教训。

什么是 CSS 表达式？

CSS 表达式，也称为“动态属性”，是 IE 浏览器（IE8 及更早版本）特有的一个特性。它允许你在 CSS 属性值中使用 JavaScript 表达式。这个表达式会在页面渲染和交互过程中被不断求值，从而动态地改变 CSS 属性的值。

基本语法：

property: expression(javascript_expression);

其中：

  • property 是你想要设置的 CSS 属性，例如 width、height、backgroundColor 等。
  • expression() 是一个特殊的函数，告诉 IE 浏览器这是一个 CSS 表达式。
  • javascript_expression 是一个 JavaScript 表达式，它可以包含变量、函数调用、运算符等，其结果会被作为 CSS 属性的值。

例子：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>CSS Expression Example</title>
<style>
  #myDiv {
    width: expression(document.body.clientWidth > 500 ? "500px" : document.body.clientWidth + "px");
    height: expression(this.offsetWidth); /* 'this' refers to the element */
    background-color: expression( (new Date()).getSeconds()%2 == 0 ? "lightblue" : "lightcoral");
  }
</style>
</head>
<body>

<div id="myDiv">
  This is a div with dynamic width and height.
</div>

</body>
</html>

在这个例子中：

  • #myDiv 的 width 属性会根据浏览器窗口的宽度动态改变。如果窗口宽度大于 500px，width 就设置为 500px，否则就设置为窗口的实际宽度。
  • #myDiv 的 height 属性会动态地设置为其 width 属性的值。
  • #myDiv 的 background-color 属性会每秒切换一次颜色，基于当前秒数是奇数还是偶数。

CSS 表达式的用途

在 IE 早期版本中，CSS 表达式在某些场景下确实提供了一些便利，尤其是在缺乏成熟的 JavaScript 框架和 CSS 预处理器的情况下。

  • 动态布局： 可以根据屏幕尺寸、浏览器窗口大小等因素动态调整元素的位置、大小等。上面的例子就是一个动态布局的体现。
  • 条件样式： 根据特定条件应用不同的样式。例如，可以根据用户的浏览器版本或操作系统应用不同的样式。
  • 简单计算： 进行一些简单的计算，并将结果作为 CSS 属性的值。
  • 模拟伪类： 在 IE6 中，:hover 等伪类只对 <a> 标签有效。可以使用 CSS 表达式来模拟其他元素的 :hover 效果。
  • 简单的动画效果： 虽然性能不佳，但可以通过 CSS 表达式实现一些简单的动画效果。

模拟 :hover 效果（IE6）：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>CSS Expression - Hover Effect</title>
<style>
  .myElement {
    background-color: #eee;
  }

  .myElement {
    background-color: expression(this.onmouseover=function(){this.style.backgroundColor='#ccc';},
                                  this.onmouseout=function(){this.style.backgroundColor='#eee';});
  }
</style>
</head>
<body>

<div class="myElement">
  Hover over me!
</div>

</body>
</html>

在这个例子中，CSS 表达式被用来模拟 .myElement 元素的 :hover 效果。当鼠标悬停在元素上时，背景颜色变为 #ccc，鼠标移开时，背景颜色恢复为 #eee。

CSS 表达式的问题

虽然 CSS 表达式在某些情况下提供了便利，但它也存在着严重的问题，最终导致它被彻底废弃。

  • 性能问题： 这是 CSS 表达式最主要的问题。CSS 表达式会被频繁地求值，远比你想象的要频繁。

    • 页面初始化时： 表达式会在页面加载和渲染的各个阶段被求值。
    • 窗口大小调整时： 当浏览器窗口大小调整时，表达式会被重新求值。
    • 鼠标移动时： 即使鼠标只是在页面上移动，表达式也可能会被求值。
    • 滚动页面时： 滚动页面也可能触发表达式的重新求值。
    • DOM 变动时： 任何 DOM 的变动，都可能导致表达式的重新求值。

    这种频繁的求值会导致浏览器性能急剧下降，尤其是在复杂的页面中，大量的 CSS 表达式会使浏览器变得非常卡顿，用户体验极差。

  • 安全问题： CSS 表达式允许在 CSS 中执行 JavaScript 代码，这带来了潜在的安全风险。恶意攻击者可以利用 CSS 表达式执行恶意脚本，例如窃取用户 Cookie、进行跨站脚本攻击 (XSS) 等。

  • 可维护性问题： CSS 表达式将样式和逻辑混合在一起，使得代码难以阅读、理解和维护。它破坏了 CSS 的结构化和可预测性。

  • 兼容性问题： CSS 表达式是 IE 浏览器特有的特性，不被其他浏览器支持。这意味着使用了 CSS 表达式的代码在其他浏览器中无法正常工作，需要额外的兼容性处理。

性能测试示例：

为了更直观地了解 CSS 表达式的性能问题，我们可以创建一个简单的性能测试页面。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>CSS Expression Performance Test</title>
<style>
  #testDiv {
    width: 100px;
    height: 100px;
    background-color: lightblue;
    position: absolute;
    left: expression(document.body.scrollLeft + (document.body.clientWidth - 100) / 2 + 'px'); /* 水平居中 */
    top: expression(document.body.scrollTop + (document.body.clientHeight - 100) / 2 + 'px'); /* 垂直居中 */
  }
</style>
</head>
<body>

<div id="testDiv">
  This is a test div. Scroll the page to see the performance impact.
</div>

<div style="height: 2000px;">
  <!-- 模拟长页面，以便滚动 -->
</div>

</body>
</html>

在这个例子中，我们使用 CSS 表达式使 #testDiv 元素在页面中水平和垂直居中。当滚动页面时，CSS 表达式会被频繁地求值，导致页面卡顿。你可以打开浏览器的开发者工具，观察 CPU 使用率的变化，来更直观地感受到 CSS 表达式带来的性能影响。

CSS 表达式的求值次数统计：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>CSS Expression Evaluation Count</title>
<style>
  #countDiv {
    position: fixed;
    top: 10px;
    left: 10px;
    background-color: white;
    padding: 5px;
    border: 1px solid black;
  }

  #testDiv {
    width: 100px;
    height: 100px;
    background-color: lightblue;
    position: absolute;
    /* 跟踪表达式的求值次数 */
    left: expression( (function(){ window.evalCount = (window.evalCount || 0) + 1; document.getElementById('countDiv').innerText = 'Expression evaluated: ' + window.evalCount + ' times'; return document.body.scrollLeft + (document.body.clientWidth - 100) / 2 + 'px'; })() );
    top: expression(document.body.scrollTop + (document.body.clientHeight - 100) / 2 + 'px');
  }
</style>
</head>
<body>

<div id="countDiv">
  Expression evaluated: 0 times
</div>

<div id="testDiv">
  This is a test div. Scroll the page to see the evaluation count.
</div>

<div style="height: 2000px;">
  <!-- 模拟长页面，以便滚动 -->
</div>

</body>
</html>

运行这段代码，你会发现，当你滚动页面时，Expression evaluated 的次数会迅速增加，说明 CSS 表达式被频繁地求值。

CSS 表达式的替代方案

由于 CSS 表达式存在诸多问题，开发者们一直在寻找替代方案来实现动态样式和布局。

  • JavaScript： 使用 JavaScript 来动态修改 CSS 属性是最常见的替代方案。可以使用 JavaScript 监听窗口大小变化、鼠标事件、滚动事件等，然后根据需要修改元素的样式。

    window.addEventListener('resize', function() {
  var myDiv = document.getElementById('myDiv');
  var width = document.body.clientWidth > 500 ? "500px" : document.body.clientWidth + "px";
  myDiv.style.width = width;
});

  • CSS 预处理器 (如 Sass, Less)： CSS 预处理器提供了变量、混合 (mixins)、循环等功能，可以更方便地生成动态 CSS 代码。

    $maxWidth: 500px;

#myDiv {
  width: min(100%, $maxWidth);  //使用 min 函数，保证宽度不超过 $maxWidth
}

  • CSS 变量 (Custom Properties)： CSS 变量允许你在 CSS 中定义变量，并在样式规则中使用这些变量。可以使用 JavaScript 来动态修改 CSS 变量的值，从而改变样式。

    :root {
  --myDivWidth: 100%;
}

#myDiv {
  width: var(--myDivWidth);
}
    window.addEventListener('resize', function() {
  var width = document.body.clientWidth > 500 ? "500px" : document.body.clientWidth + "px";
  document.documentElement.style.setProperty('--myDivWidth', width);
});

  • 响应式设计 (Responsive Design)： 使用 Media Queries 可以根据不同的屏幕尺寸应用不同的样式，实现响应式布局。

    #myDiv {
  width: 100%;
}

@media (min-width: 500px) {
  #myDiv {
    width: 500px;
  }
}

  • Web Components： Web Components 允许你创建可重用的自定义 HTML 元素，这些元素可以包含自己的样式和行为。这使得你可以将样式和逻辑封装在一起，提高代码的可维护性。

特性/方法 优点 缺点 适用场景
JavaScript 灵活，可以实现复杂的动态效果 需要编写 JavaScript 代码，代码量可能较大 需要高度定制化的动态效果，例如复杂的动画、数据驱动的样式变化
CSS 预处理器 可以使用变量、混合等功能，简化 CSS 代码 需要编译过程，增加了构建流程的复杂性 需要使用变量、函数等特性来组织 CSS 代码，提高可维护性
CSS 变量 可以在运行时动态修改样式，无需重新加载 CSS 文件 兼容性不如 CSS 预处理器，需要考虑浏览器的支持情况 需要在运行时动态修改样式，例如主题切换、根据用户设置调整样式
响应式设计 可以根据不同的屏幕尺寸应用不同的样式，实现响应式布局 无法实现复杂的动态效果，只能根据屏幕尺寸进行简单的样式调整 需要创建响应式布局，以适应不同的屏幕尺寸
Web Components 可以将样式和逻辑封装在一起，提高代码的可重用性和可维护性 学习成本较高，需要了解 Web Components 的相关知识 需要创建可重用的自定义 HTML 元素，这些元素包含自己的样式和行为

CSS 表达式的移除

由于 CSS 表达式存在严重的性能和安全问题，微软在 IE8 中引入了“IE Standards Mode”，并在 IE10 中彻底移除了对 CSS 表达式的支持。这意味着在 IE10 及更高版本中，CSS 表达式会被忽略，不会被执行。

历史教训

CSS 表达式的兴衰给我们留下了深刻的历史教训：

  • 性能至上： 在 Web 开发中，性能永远是第一位的。任何可能导致性能问题的技术都应该谨慎使用，并尽可能寻找替代方案。
  • 安全第一： Web 安全至关重要。任何允许执行恶意代码的技术都应该被避免。
  • 分离关注点： 样式和逻辑应该分离。将样式和逻辑混合在一起会导致代码难以维护。
  • 拥抱标准： 尽可能使用 Web 标准。避免使用浏览器特有的特性，以保证代码的兼容性和可移植性。
  • 技术的演进： Web 技术在不断发展。我们需要不断学习新的技术，并及时淘汰过时的技术。

一些简单的概括

CSS 表达式曾经在 IE 浏览器中提供动态样式能力，但由于性能和安全问题，最终被废弃。它提醒我们，性能和安全是 Web 开发的基石，应始终遵循标准，拥抱技术演进。

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