使用 CSS3实现60帧 的动画

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wanglinzhizhi Jan 23, 2017

如丝般顺滑：使用 CSS3 实现 60 帧的动画

2016-08-17 yanni4night 奇舞周刊

编者按：本文由yanni4night在众成翻译平台上翻译，英文原文：https://medium.com/outsystems-experts/how-to-achieve-60-fps-animations-with-css3-db7b98610108#.vfuqpb6vu

在移动端上实现动画很简单。

在移动端上正确地实现动画也比较简单…如果你采纳我们的建议的话。

虽然现在每个人都会使用 CSS3 实现动画，但许多人用的都不够恰当。很多应加以考虑的最佳实践常常被忽略，因为仍然有人不明白这些最佳实践的真正意义。

如今有这么多的设备规范，如果还不有针对性地优化你的代码，糟糕的用户体验将让你死无葬身之地。

记住：虽然市场上始终有一些高端的旗舰机在挑战性能极限，但你面对的仍将是和这些性能怪兽相比只是玩具一样的低端设备。

我们想帮助你正确地驾驭 CSS3。首先先要了解几件事。

了解时间轴

当渲染和处理 HTML 元素时，浏览器做了什么？这个时间轴叫做关键渲染路径。

img

想达到流畅的动画效果我们需要关注修改属性对合成（Composite）阶段的影响，而不是其它阶段。

1. 样式

img
浏览器开始计算应用于元素的样式 —— 重计算样式。

2. 布局

img

下一步，浏览器开始为每个元素生成形状和位置 —— 布局。这是浏览器设置页面属性的地方，如 width 和 height，以及 margin 或者 left、top、right、bottom。

3. 渲染

img

浏览器开始向层中填充像素。要使用的属性有 box-shadow，border-radius，color，background-color 等等。

4. 合成

这就是你动手脚的地方了，因为浏览器开始把所有层画到屏幕上。

img

现代浏览器能够通过使用 transform 和 opacity 完美运行 4 种样式。

  • 位置 — transform: translateX(n) translateY(n) translateZ(n);
  • 缩放 — transform: scale(n);
  • 旋转 — transform: rotate(n deg);
  • 透明 — opacity: n;

如何达到 60 帧每秒

想法有了，让我们撸起袖子开始干活吧。

我们从 HTML 开始，创建一个非常简单的结构，并把类名 app-menu 的元素放入类名 layout 的元素中。

<div class="layout">
    <div class=”app-menu”></div>
    <div class=”header”></div>
</div>

img

错误做法

.app-menu {
  left: -300px;
  transition: left 300ms linear;
}
.app-menu-open .app-menu {
  left: 0px;
  transition: left 300ms linear;
}

看到我们更改的这些属性了吗？你应该避免在 transitions 中使用left、top、right、bottom 属性。它们的更新让浏览器每次都要创建布局，影响所有它们的子元素，进而难以实现流畅的动画。

结果是这样的：

img
这个动画一点也不流畅。我们通过开发者工具检查背后到底发生了什么，请看：

img

能够清晰地看到 FPS 非常不规则，性能也就比较糟糕。

使用 Transform

.app-menu {
  -webkit-transform: translateX(-100%);
  transform: translateX(-100%);
  transition: transform 300ms linear;
}
.app-menu-open .app-menu {
  -webkit-transform: none;
  transform: none;
  transition: transform 300ms linear;
}

transform 属性会影响合成阶段。在这里浏览器被告知层马上要被渲染，做好准备执行动画，因此动画渲染时卡顿更少。

img

时间轴：

img

开始有效果了，FPS 变得有规律了，此外，动画变得更流畅了。

FPS 开始优化，并且更加稳定，动画也更流畅。

使用 GPU 执行动画

百尺竿头更进一步。为了让动画“如丝般顺滑”，我们接下来使用 GPU 来渲染。

.app-menu {
  -webkit-transform: translateX(-100%);
          transform: translateX(-100%);
  transition: transform 300ms linear;
  will-change: transform;
}

虽然一些浏览器仍然需要 translateZ() 或 translate3d() 作为备选方案，will-change 被广泛支持已经是势不可挡了。它的功能是把元素提升到另一个层中，这样浏览器就不必关心布局渲染或者绘制了。

img

这样动画能流畅到什么程度？看时间轴：

img

动画的 FPS 更稳定了，渲染也更快了。但是有一帧仍然渲染得很久。在开始处还有一点点瓶颈。

记住刚开始创建的 HTML 结构吗？我们用 JavaScript 控制 app-menu div。

function toggleClassMenu() {
  var layout = document.querySelector(".layout");
  if(!layout.classList.contains("app-menu-open")) {
    layout.classList.add("app-menu-open");
  } else {
    layout.classList.remove("app-menu-open");
  }
}
var oppMenu = document.querySelector(".menu-icon");
oppMenu.addEventListener("click", toggleClassMenu, false);

问题出在对 layout 元素增加类名上，我们使浏览器计算了不止一次样式 —— 这影响了渲染效果。

如丝般顺滑的 60 帧 FPS

如果我们在视窗之外创建菜单会如何？这种分离化的区域能够保证只有需要做动画的元素才会被影响。

因此，我们改进下面的 HTML 结构：

<div class="menu">
    <div class="app-menu"></div>
</div>
<div class="layout">
    <div class="header"></div>
</div>

此外你也可以通过一种略有不同的方式去控制菜单的状态。我们通过 JavaScript 的transitionend 方法，在监控到动画结束时移除这个控制动画的 CSS 类。

function toggleClassMenu() {
  myMenu.classList.add("menu--animatable");
  myMenu.classList.add("menu--visible");
  myMenu.addEventListener("transitionend", 
  OnTransitionEnd, false);
}
function OnTransitionEnd() {
  myMenu.classList.remove("menu--animatable");
}
var myMenu = document.querySelector(".menu");
var oppMenu = document.querySelector(".menu-icon");
oppMenu.addEventListener("click", toggleClassMenu, false);

现在把它们放到一起，然后看效果。

下面是完全正确的使用 CSS3 实现动画的例子：

.menu {
  position: fixed;
  left: 0;
  top: 0;
  width: 100%;
  height: 100%;
  overflow: hidden;
  pointer-events: none;
  z-index: 150;
}
.menu—visible {
  pointer-events: auto;
}
.app-menu {
  background-color: #fff;
  color: #fff;
  position: relative;
  max-width: 400px;
  width: 90%;
  height: 100%;
  box-shadow: 0 2px 6px rgba(0, 0, 0, 0.5);
  -webkit-transform: translateX(-103%);
  transform: translateX(-103%);
  display: flex;
  flex-direction: column;
  will-change: transform;
  z-index: 160;
  pointer-events: auto;
}
.menu—-visible.app-menu {
  -webkit-transform: none;
  transform: none;
}
.menu-—animatable.app-menu {
  transition: all 130ms ease-in;
}
.menu--visible.menu—-animatable.app-menu {
  transition: all 330ms ease-out;
}
.menu:after {
  content: ‘’;
  display: block;
  position: absolute;
  left: 0;
  top: 0;
  width: 100%;
  height: 100%;
  background: rgba(0,0,0,0.4);
  opacity: 0;
  will-change: opacity;
  pointer-events: none;
  transition: opacity 0.3s cubic-bezier(0,0,0.3,1);
}
.menu.menu--visible:after{
  opacity: 1;
  pointer-events: auto;
}

img

时间轴是怎么样的？

img

如丝般地顺滑，是吧？

Note: 我跟着做了一遍,demo Git地址: https://www.yichewx.com/gogs/wanglinzhizhi/high-performance-css3

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