CSS `CSS-in-JS` 库 (`Styled-Components`, `Emotion`) 的运行时与编译时性能

晚上好，各位前端的弄潮儿们！今天咱们聊聊前端领域里一个颇具争议，但又不得不面对的话题：CSS-in-JS，尤其是它的运行时和编译时性能。

首先，咱们先简单回顾一下什么是 CSS-in-JS。简单来说，它就是把 CSS 写在 JavaScript 里面，通过 JS 来动态生成样式并注入到 DOM 中。Styled-Components 和 Emotion 算是这个领域的两大扛把子。

CSS-in-JS：优点与痛点

CSS-in-JS 的优点显而易见：

组件化: 样式与组件紧密结合，方便复用和维护，告别全局样式污染。
动态性: 可以根据组件的 props 动态生成样式，实现更灵活的 UI。
作用域: 默认局部作用域，避免样式冲突。
代码复用: 可以利用 JavaScript 的语法特性来复用样式逻辑，例如变量、函数等。

但是，任何技术都有其代价。CSS-in-JS 最为人诟病的就是其性能问题。这也是我们今天重点要讨论的。

运行时 vs 编译时：两种策略

CSS-in-JS 的性能优化主要围绕两个方向：

运行时 (Runtime)： 在浏览器中动态生成和注入 CSS。Styled-Components 和 Emotion 默认都属于这种模式。
编译时 (Compile-time)： 在构建过程中预先提取和生成 CSS 文件。例如，使用 Babel 插件或 Webpack Loader 将 CSS-in-JS 的样式提取出来，生成独立的 CSS 文件。

运行时性能分析

运行时 CSS-in-JS 的性能瓶颈主要体现在以下几个方面：

首次渲染 (First Render) 成本： 首次加载页面时，需要执行 JavaScript 代码来生成 CSS，并将其注入到 <style> 标签中。这个过程会阻塞渲染，影响首屏加载速度。
更新成本： 当组件的 props 发生变化时，需要重新计算样式并更新 DOM。如果样式计算逻辑复杂，或者组件数量过多，会导致页面卡顿。
额外的 JavaScript 包大小： 引入 CSS-in-JS 库会增加 JavaScript 包的大小，增加下载和解析时间。
CSSOM 操作成本: 频繁地操作 CSSOM (CSS Object Model) 也会消耗一定的性能。

让我们通过一些例子更直观地感受一下：

Styled-Components 例子：

import styled from 'styled-components';

const Button = styled.button`
  background-color: ${props => props.primary ? 'palevioletred' : 'white'};
  color: ${props => props.primary ? 'white' : 'palevioletred'};
  font-size: 1em;
  margin: 1em;
  padding: 0.25em 1em;
  border: 2px solid palevioletred;
  border-radius: 3px;
`;

function MyComponent({ isPrimary }) {
  return <Button primary={isPrimary}>Click Me</Button>;
}

每次 isPrimary prop 变化时，Styled-Components 都会重新计算样式并更新 DOM。在高频更新的场景下，这种运行时计算的开销会变得非常明显。

Emotion 例子：

import styled from '@emotion/styled';

const Button = styled.button`
  background-color: ${props => props.primary ? 'hotpink' : 'white'};
  color: ${props => props.primary ? 'white' : 'hotpink'};
  padding: 12px 16px;
  border-radius: 4px;
  cursor: pointer;
`;

function MyComponent({ isPrimary }) {
  return <Button primary={isPrimary}>Click Me</Button>;
}

和 Styled-Components 类似，Emotion 也会在运行时根据 props 计算样式。

运行时性能优化策略

虽然运行时 CSS-in-JS 存在性能问题，但我们并非束手无策。以下是一些常见的优化策略：

减少不必要的渲染： 使用 React.memo 或 PureComponent 避免不必要的组件渲染。
缓存样式： 将计算结果缓存起来，避免重复计算。Styled-Components 和 Emotion 内部都有一定的缓存机制。
CSS variables: 使用 CSS variables (也称为自定义属性) 来减少样式计算。
提取静态样式： 将不会变化的样式提取出来，避免在运行时重复计算。

编译时性能分析

编译时 CSS-in-JS 的核心思想是将样式提取到独立的 CSS 文件中，避免在运行时进行样式计算。这种方式具有以下优势：

首屏加载速度更快： 浏览器可以直接加载 CSS 文件，无需执行 JavaScript 代码来生成样式。
运行时性能更高： 避免了在运行时进行样式计算的开销，提高了页面响应速度。
更小的 JavaScript 包大小： 减少了 JavaScript 包的大小，加快下载和解析速度。

编译时 CSS-in-JS 的实现方式

常见的编译时 CSS-in-JS 实现方式包括：

Babel 插件： 使用 Babel 插件在编译时提取 CSS-in-JS 的样式，并生成 CSS 文件。例如，babel-plugin-styled-components 可以与 Styled-Components 配合使用。
Webpack Loader： 使用 Webpack Loader 在编译时提取 CSS-in-JS 的样式，并生成 CSS 文件。例如，style-loader 和 css-loader 可以与 Emotion 配合使用。

例子：使用 babel-plugin-styled-components

安装依赖：

npm install --save-dev babel-plugin-styled-components

配置 Babel：

{
  "plugins": [
    [
      "babel-plugin-styled-components",
      {
        "displayName": true, // 方便调试
        "pure": true, // 开启 pure annotation, 提升性能
        "ssr": true // 开启服务端渲染支持
      }
    ]
  ]
}

构建项目：

在构建过程中，babel-plugin-styled-components 会自动提取 Styled-Components 的样式，并生成 CSS 文件。

编译时性能优化策略

代码分割 (Code Splitting)： 将 CSS 文件分割成更小的块，按需加载，减少首次加载的 CSS 大小。
CSS 压缩 (CSS Minification)： 压缩 CSS 文件，减少文件大小。
Tree Shaking： 移除未使用的 CSS 样式，减少 CSS 文件大小。

性能对比：运行时 vs 编译时

为了更直观地了解运行时和编译时 CSS-in-JS 的性能差异，我们可以进行一些简单的性能测试。

特性	运行时 CSS-in-JS (例如 Styled-Components, Emotion)	编译时 CSS-in-JS (例如使用 Babel 插件/Webpack Loader)
首次渲染	慢，需要运行时计算样式	快，直接加载 CSS 文件
更新性能	较慢，需要重新计算样式	快，无需重新计算样式
JavaScript 包大小	较大，需要引入 CSS-in-JS 库	较小，样式已提取到 CSS 文件
适用场景	动态性要求高，组件数量较少的应用	性能要求高，组件数量较多的应用
复杂性	较低	较高，需要配置构建工具

总结与建议

CSS-in-JS 是一把双刃剑，它在提高开发效率的同时，也带来了性能挑战。选择哪种方案取决于你的具体需求。

如果你更注重开发效率，并且应用中的组件数量不多，动态性要求较高，那么运行时 CSS-in-JS 可能更适合你。 但是，请务必注意优化策略，减少不必要的渲染和样式计算。
如果你更注重性能，并且应用中的组件数量很多，动态性要求不高，那么编译时 CSS-in-JS 可能更适合你。 虽然配置稍微复杂一些，但可以带来显著的性能提升。

一些额外的思考

CSS Modules： 另一种流行的 CSS 模块化方案，它通过在构建时生成唯一的 class 名称来避免样式冲突。与 CSS-in-JS 相比，CSS Modules 的性能更好，但灵活性稍逊。
零运行时 CSS-in-JS： 一些新的 CSS-in-JS 库，例如 Linaria 和 Astroturf，致力于在编译时生成所有 CSS，从而实现零运行时开销。它们代表了 CSS-in-JS 的未来发展方向。

最后，我想强调的是，性能优化是一个持续的过程，需要根据实际情况不断调整和改进。不要盲目追求某种技术，而是要选择最适合你的方案。

希望今天的分享能帮助你更好地理解 CSS-in-JS 的运行时和编译时性能，并在项目中做出明智的选择。谢谢大家！

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