CSS `Chrome DevTools` `Rendering` 面板 `Paint Flashing` `Layer Borders` 可视化

各位靓仔靓女，大家好！我是今天的主讲人，咱们今天来聊聊 Chrome DevTools 里面那个神秘又强大的 Rendering 面板，特别是里面的 Paint Flashing 和 Layer Borders 这两个可视化选项。别看名字有点高大上，其实用起来贼简单，关键是能帮你揪出网页性能问题的幕后黑手。

开场白：为什么关注渲染性能？

想象一下，你精心设计了一个超炫酷的网站，动画流畅，交互丝滑。结果呢？用户打开一看，卡顿得像PPT放电影一样。这能忍？当然不能！用户体验直接降到冰点，转化率蹭蹭往下掉。所以，优化渲染性能至关重要。而 Paint Flashing 和 Layer Borders 就是你手中的两把利剑，帮你斩妖除魔，让你的网页重获新生。

第一部分：Paint Flashing – 闪烁的秘密

什么是 Paint Flashing？简单来说，就是让 Chrome DevTools 把页面上所有需要重新绘制的区域高亮显示出来。每次浏览器需要重新绘制页面的某个部分，这个区域就会闪一下。就像舞台上的聚光灯，哪里有问题照哪里。

作用：
- 快速定位页面上频繁重绘的区域。
- 帮助你识别不必要的重绘。
- 提高渲染性能，减少卡顿。
如何使用：
1. 打开 Chrome DevTools (F12 或者右键 -> 检查)。
2. 切换到 Rendering 面板。如果没看到，点击 DevTools 窗口底部的 >> 按钮，然后选择 Rendering。
3. 勾选 Paint Flashing 复选框。
4. 现在，你操作页面的时候，所有重绘的区域都会闪烁。默认情况下，闪烁的颜色是绿色，你可以根据自己的喜好，在 Chrome DevTools 的设置中进行更改。

示例：

假设我们有如下 HTML 代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Paint Flashing Demo</title>
  <style>
    .box {
      width: 100px;
      height: 100px;
      background-color: red;
      position: absolute;
      top: 50px;
      left: 50px;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="box"></div>

  <script>
    const box = document.querySelector('.box');
    let x = 50;

    function animate() {
      x += 1;
      box.style.left = x + 'px';
      requestAnimationFrame(animate);
    }

    animate();
  </script>
</body>
</html>

这个代码很简单，一个红色的 div 在页面上移动。当你启用 Paint Flashing 时，你会发现整个 div 在移动的过程中都在闪烁。这意味着浏览器每次都需要重新绘制这个 div。

原理：

浏览器在渲染页面时，会将页面分成多个层（Layer）。当某个元素发生变化时，浏览器需要重新绘制这个元素所在的层，以及可能受到影响的其他层。Paint Flashing 就是通过高亮显示这些需要重新绘制的层，让你知道哪些区域的绘制开销比较大。
常见问题和解决方案：
- 问题： 页面上某个区域频繁闪烁，但看起来并没有发生任何变化。
  - 原因： 可能是因为 CSS 动画触发了不必要的重绘，或者 JavaScript 代码频繁修改了 DOM 元素。
  - 解决方案：
    - 检查 CSS 动画，尽量使用 transform 和 opacity 属性，因为这些属性通常不会触发重绘。
    - 优化 JavaScript 代码，减少 DOM 操作的次数。可以使用 DocumentFragment 来批量更新 DOM 元素。
    - 使用 will-change 属性来提前告知浏览器某个元素将要发生变化，让浏览器提前做好优化准备。
- 问题： 整个页面都在闪烁。
  - 原因： 可能是因为页面的布局发生了变化，导致浏览器需要重新计算整个页面的布局。
  - 解决方案：
    - 避免频繁修改页面的布局，尽量使用固定布局或者弹性布局。
    - 使用 contain 属性来限制元素的渲染范围，减少布局变化的范围。
小技巧：
- 在分析 Paint Flashing 的结果时，可以结合 Chrome DevTools 的 Performance 面板一起使用。Performance 面板可以让你更详细地了解页面的渲染过程，以及各个步骤的耗时。
- 如果页面上有很多元素都在闪烁，可以尝试将这些元素分组，然后逐个分析，找出性能瓶颈。

第二部分：Layer Borders – 图层的秘密

什么是 Layer Borders？简单来说，就是让 Chrome DevTools 把页面上所有图层的边界显示出来。每个图层都有一个边框，你可以通过这个边框来了解页面的图层结构。

作用：
- 帮助你了解页面的图层结构。
- 识别不必要的图层创建。
- 优化图层结构，提高渲染性能。
如何使用：
1. 打开 Chrome DevTools (F12 或者右键 -> 检查)。
2. 切换到 Rendering 面板。
3. 勾选 Layer Borders 复选框。
4. 现在，你就能看到页面上所有图层的边界了。每个图层都有一个不同颜色的边框，方便你区分不同的图层。

示例：

还是用上面的 HTML 代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Paint Flashing Demo</title>
  <style>
    .box {
      width: 100px;
      height: 100px;
      background-color: red;
      position: absolute;
      top: 50px;
      left: 50px;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="box"></div>

  <script>
    const box = document.querySelector('.box');
    let x = 50;

    function animate() {
      x += 1;
      box.style.left = x + 'px';
      requestAnimationFrame(animate);
    }

    animate();
  </script>
</body>
</html>

当你启用 Layer Borders 时，你会发现 div.box 周围有一个边框。这表示 div.box 位于一个独立的图层中。

原理：

浏览器在渲染页面时，会将页面分成多个图层。每个图层都有自己的渲染上下文，可以独立进行渲染。图层可以提高渲染性能，因为浏览器只需要重新绘制发生变化的图层，而不需要重新绘制整个页面。

以下是一些常见的触发图层创建的条件：
- 3D transforms: transform: translate3d(0,0,0) 或者 transform: translateZ(0)
- will-change 属性
- <video> 和 <iframe> 元素
- 使用 <canvas> 元素
- 使用 CSS filters
- CSS 动画 (例如 opacity 动画)
常见问题和解决方案：
- 问题： 页面上有很多不必要的图层。
  - 原因： 可能是因为 CSS 属性触发了不必要的图层创建。
  - 解决方案：
    - 避免滥用 transform 和 will-change 属性。只有在确实需要创建新图层时才使用这些属性。
    - 尽量使用 CSS 动画，而不是 JavaScript 动画。CSS 动画通常可以更好地利用硬件加速，减少图层创建。
- 问题： 页面上的图层结构过于复杂。
  - 原因： 可能是因为 CSS 样式过于复杂，导致浏览器需要创建大量的图层。
  - 解决方案：
    - 简化 CSS 样式，减少图层创建。
    - 使用 contain 属性来限制元素的渲染范围，减少图层创建。
小技巧：
- 在分析 Layer Borders 的结果时，可以结合 Chrome DevTools 的 Layers 面板一起使用。Layers 面板可以让你更详细地了解页面的图层结构，以及每个图层的属性。
- 可以使用 z-index 属性来控制图层的堆叠顺序。

第三部分：实战演练 – 优化一个动画

现在，我们来通过一个实际的例子，演示如何使用 Paint Flashing 和 Layer Borders 来优化一个动画。

假设我们有如下 HTML 代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Animation Optimization Demo</title>
  <style>
    .container {
      width: 200px;
      height: 200px;
      position: relative;
    }

    .box {
      width: 50px;
      height: 50px;
      background-color: blue;
      position: absolute;
      top: 0;
      left: 0;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="container">
    <div class="box"></div>
  </div>

  <script>
    const box = document.querySelector('.box');
    let angle = 0;

    function animate() {
      angle += 1;
      const x = Math.cos(angle * Math.PI / 180) * 75 + 75;
      const y = Math.sin(angle * Math.PI / 180) * 75 + 75;
      box.style.left = x + 'px';
      box.style.top = y + 'px';
      requestAnimationFrame(animate);
    }

    animate();
  </script>
</body>
</html>

这个代码很简单，一个蓝色的 div 在一个圆形的路径上移动。

使用 Paint Flashing 分析：

启用 Paint Flashing，你会发现整个 div 在移动的过程中都在闪烁。这意味着浏览器每次都需要重新绘制这个 div。
使用 Layer Borders 分析：

启用 Layer Borders，你会发现 div.box 周围有一个边框。这表示 div.box 位于一个独立的图层中。

优化：

我们可以使用 transform 属性来优化这个动画。将 JavaScript 代码修改如下：

const box = document.querySelector('.box');
let angle = 0;

function animate() {
  angle += 1;
  const x = Math.cos(angle * Math.PI / 180) * 75;
  const y = Math.sin(angle * Math.PI / 180) * 75;
  box.style.transform = `translate(${x}px, ${y}px)`;
  requestAnimationFrame(animate);
}

animate();

现在，我们使用 transform: translate() 来移动 div，而不是直接修改 left 和 top 属性。

再次使用 Paint Flashing 分析：

启用 Paint Flashing，你会发现 div 仍然在闪烁，但是闪烁的频率明显降低了。这意味着我们已经成功地减少了重绘的次数。
再次使用 Layer Borders 分析：

启用 Layer Borders，你会发现 div.box 仍然位于一个独立的图层中。
更进一步的优化：

为了进一步提高性能，我们可以使用 will-change 属性来提前告知浏览器 div.box 将要发生变化。在 CSS 中添加如下代码：
```
.box {
  will-change: transform;
}
```
现在，浏览器会提前为 div.box 创建一个独立的合成层 (Composited Layer)，从而进一步提高渲染性能。

通过这个例子，我们可以看到 Paint Flashing 和 Layer Borders 是非常有用的工具，可以帮助我们分析和优化页面的渲染性能。

第四部分：总结与建议

今天我们学习了 Chrome DevTools 的 Rendering 面板中的 Paint Flashing 和 Layer Borders 这两个可视化选项。它们可以帮助我们：

快速定位页面上频繁重绘的区域。
了解页面的图层结构。
识别不必要的重绘和图层创建。
优化渲染性能，减少卡顿。

建议：

养成使用 Paint Flashing 和 Layer Borders 的习惯，在开发过程中随时关注页面的渲染性能。
结合 Chrome DevTools 的其他工具，例如 Performance 和 Layers 面板，更全面地了解页面的渲染过程。
多学习 CSS 动画和 transform 属性，尽量使用这些技术来创建高性能的动画。
了解浏览器的渲染原理，可以更好地理解 Paint Flashing 和 Layer Borders 的结果。

记住，优化渲染性能是一个持续的过程，需要不断学习和实践。希望今天的讲座能对你有所帮助，让你的网页也能丝滑流畅，用户体验蹭蹭上涨！

感谢大家的聆听，下课！

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