一、图层

　　图层即层叠上下文，具体概念和应用大家可以看我之前转自张鑫旭大神博客的《CSS层叠上下文和层叠顺序》，这里我们简单复习一下产生层叠上下文的原因。

1.根层叠上下文
　　指的是页面根元素，也就是滚动条的默认的始作俑者<html>元素。这就是为什么，绝对定位元素在left/top等值定位的时候，如果没有其他定位元素限制，会相对浏览器窗口定位的原因。

2.定位元素与传统层叠上下文
　　对于包含有position:relative/position:absolute的定位元素，以及FireFox/IE浏览器（不包括Chrome等webkit内核浏览器）（目前，也就是2016年初是这样）下含有position:fixed声明的定位元素，当其z-index值不是auto的时候，会创建层叠上下文。

3.CSS3与新时代的层叠上下文

　　以下情况会产生新的层叠上下文：

  • 根元素（HTML）
  • 绝对或相对定位且 z-index 值不为 auto
  • 一个伸缩项目 Flex Item，且 z-index 值不为 auto，即父元素 display: flex|inline-flex
  • 元素的 opacity 属性值小于 1
  • 元素的 transform 属性值不为 none
  • 元素的 mix-blend-mode 属性值不为 normal
  • 元素的 filter 属性值不为 normal
  • 元素的 isolation 属性值为 isolate
  • position: fixed
  • will-change 中指定了上述任意属性，即便你没有直接定义这些属性
  • 元素的 -webkit-overflow-scrolling 属性值为 touch

二、利用绝对定位+top/left实现动画

　　上图数据中的绿色条纹表示的就是使用 top 和 left 实现动画时浏览器发生的 repaint 操作，从中可以看出动画帧数远低于60 帧。

　　从 chrome 的开发者工具按 ESC 之后选择 “rendering” 面板，我们可以通过选中“Enable piant flashing”来进一步监测 repaint 操作。开启该选项后，页面中的 repaint 区域就会被绿色蒙版高亮显示出来。重新使用 top 和 left 的示例演示的话，你会发现包裹球的那块区域会一直闪烁绿色的蒙版。

　　按照常理来说，改变元素位置会产生重排，为什么上面图中显示的全是重绘呢？原因是绝对定位会建立一个新的图层，而此图层上只有当前一个元素，多以只会重绘，而不会重排。这也告诉我们，在同一层中，元素数量少的情况下，重排性能对更好，速度会更快。

三、transform2D实现动画

　　下图是使用CSS transform 检测到的数据：

　　如你所见，动画演示期间并没有过多的 repaint 操作。

　　那么，为什么 transform 没有触发 repaint 呢？简而言之，transform 动画由GPU控制，支持硬件加速，并不需要软件方面的渲染。

四、硬件加速原理

　　浏览器接收到页面文档后，会将文档中的标记语言解析为DOM树。DOM树和CSS结合后形成浏览器构建页面的渲染树。渲染树中包含了大量的渲染元素，每一个渲染元素会被分到一个图层中，每个图层又会被加载到GPU形成渲染纹理，而图层在GPU中transform 是不会触发 repaint 的，最终这些使用 transform 的图层都会由独立的合成器进程进行处理。

　　在我们的示例中，CSS transform 创建了一个新的复合图层，可以被GPU直接用来执行 transform 操作。在chrome开发者工具中开启“show layer borders”选项后，每个复合图层就会显示一条黄色的边界：

　　示例中的球就处于一个独立的复合图层，移动时的变化也是独立的：

此时，你也许会问：浏览器什么时候会创建一个独立的复合图层呢？事实上一般是在以下几种情况下：

  • 3D 或者 CSS transform
  • <video> 和 <canvas> 标签
  • CSS filters
  • 元素覆盖时，比如使用了 z-index 属性

等一下，上面的示例使用的是 2D transition 而不是 3D 的 transforms 啊？这个说法没错，所以在timeline中我们可以看到：动画开始和结束的时候发生了两次 repaint 操作。

　　3D 和 2D transform 的区别就在于，浏览器在页面渲染前为3D动画创建独立的复合图层，而在运行期间为2D动画创建。动画开始时，生成新的复合图层并加载为GPU的纹理用于初始化 repaint。然后由GPU的复合器操纵整个动画的执行。最后当动画结束时，再次执行 repaint 操作删除复合图层。

五、强制GPU渲染

　　并不是所有的CSS属性都能触发GPU的硬件加速（图层在GPU中属性改变不会触发 repaint ），实际上只有少数属性可以，比如下面的这些：

  • transform
  • opacity
  • filter

　　为了避免 2D transform 动画在开始和结束时发生的 repaint 操作，我们可以硬编码一些样式来解决这个问题：

.example1 {

  transform: translateZ(0);

}

.example2 {

  transform: rotateZ(360deg);

}

　　这段代码的作用就是让浏览器执行 3D transform。浏览器通过该样式创建了一个独立图层，图层中的动画则有GPU进行预处理并且触发了硬件加速。

　　如果某一个元素的背后是一个复杂元素，那么该元素的 repaint 操作就会耗费大量的资源，此时也可以使用上面的技巧来减少性能开销。

六、使用硬件加速的问题

　　使用硬件加速并不是十全十美的事情，比如：

  • 内存。如果GPU加载了大量的纹理，那么很容易就会发生内容问题，这一点在移动端浏览器上尤为明显，所以，一定要牢记不要让页面的每个元素都使用硬件加速。
  • 使用GPU渲染会影响字体的抗锯齿效果。这是因为GPU和CPU具有不同的渲染机制。即使最终硬件加速停止了，文本还是会在动画期间显示得很模糊。

七、总结

　　感觉这里面逻辑很乱，在这里整理一下。首先transform和绝对定位都会产生新的图层，所以都不存在重排，图层在GPU中transform又不会引起重绘，这就是硬件加速的原理。另外，transform3D和2D的区别在于3D渲染前便会产生新的图层，而2D是在运行时产生图层，运行结束时删除图层。

注：本文在整理了南北在W3C上写的《CSS动画之硬件加速》中的知识点，并加入了自己的理解和总结

CSS动画原理及硬件加速的更多相关文章

  1. Vue的css动画原理

    <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8&quo ...

  2. css和js实现硬件加速渲染自定义滚动条

    听别人说用CSS的变换来实现渲染有硬件加速的效果,看到很多大网站都开始陆续使用上了,我也来说说怎么做,我这边实现的滚动条有自然滚动效果,看起来比较自然,说的再多不如直接写,让我们开始吧! 我们需要自己 ...

  3. vue中css动画原理

    显示原理: <transition name='fade'> <div v-if='show'>hello world</div> </transition& ...

  4. 36纯 CSS 动画原理，在页面上表现日蚀现象

    原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000015070543 感想: 动画,背景颜色 HTML code: <div class="sky" ...

  5. 如何利用 CSS 动画原理，在页面上表现日蚀现象

    效果预览 在线演示 按下右侧的"点击预览"按钮可以在当前页面预览,点击链接可以全屏预览. https://codepen.io/comehope/pen/OELvrK 可交互视频教 ...

  6. 前端每日实战：36# 视频演示如何利用 CSS 动画原理，在页面上表现日蚀现象

    效果预览 按下右侧的"点击预览"按钮可以在当前页面预览,点击链接可以全屏预览. https://codepen.io/comehope/pen/OELvrK 可交互视频教程 此视频 ...

  7. vue css动画原理

    从隐藏到显现 从显现到隐藏 <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> ...

  8. css实现硬件加速

    原文请点击一下链接: http://blog.teamtreehouse.com/increase-your-sites-performance-with-hardware-accelerated-c ...

  9. CSS开启硬件加速 hardware accelerated

    作者:孙志勇 微博 日期:2016年12月6日 一.时效性 所有信息都具有时效性.文章的价值,往往跟时间有很大关联.特别是技术类文章,请注意本文创建时间,如果本文过于久远,请读者酌情考量,莫要浪费时间 ...

随机推荐

  1. java中的标识符、关键字、保留字

    Java中关键字(keyword)和保留字(reservedword) Keyword :Java的关键字对java的编译器有特殊的意义,他们用来表示一种数据类型,或者表示程序的结构等. Reserv ...

  2. ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue

    1.BlockingQueue接口定义了一种阻塞的FIFO queue ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的区别: 1. 队列中锁的实现不同 ArrayBlo ...

  3. mach_absolute_time 使用

    今天看荣哥时间常用函数封装里有个不常见的函数 ,mach_absolute_time() ,经查询后感觉是个不错的函数,网上关于这个函数搜索以后简单整理来一下. 什么事Mach? 时间例程依赖于所需要 ...

  4. Linux常用备份恢复工具

    在 Linux 中可以通过各种各样的方法来执行备份.所涉及的技术从非常简单的脚本驱动的方法,到精心设计的商业化软件.备份可以保存到远程网络设备.磁带驱动器和其他可移动媒体上.备份可以是基于文件的或基于 ...

  5. 20155326 2006-2007-2 《Java程序设计》第4周学习总结

    20155326 2006-2007-2 <Java程序设计>第4周学习总结 教材学习内容总结 继承共同行为 (1)继承基本上就是避免多个类间重复定义共同行为,关键词为extends. ( ...

  6. noip第20课作业

    1. 评学习小标兵 [问题描述] 东东所在的班级有 N 名同学,期末考试进行了数学.语文.英语.地理四门功课的测试.班主任要将这 N 名学生中总分前三名定为本学期的“学习小标兵”.现在给出这N 名学生 ...

  7. python_运算符与表达式

    运算符与表达式 python运算符 运算符 功能说明 + 算术加法,列表.元组.字符串合并与连接,正号 - 算术减法,集合差集,相反数 * 算术乘法,序列重复 / 真除法 // 求整商,但如果操作数中 ...

  8. poj 1523Tarjan算法的含义——求取割点可以分出的连通分量的个数

    poj 1523Tarjan算法的含义——求取割点可以分出的连通分量的个数 题目大意:如题目所示 给你一些关系图——连通图,想要问你有没有个节点,损坏后,可以生成几个互相独立的网络(也就是连通分量), ...

  9. poj 2155 区间更新 单点查询

    Matrix Time Limit: 3000 MS Memory Limit: 65536 KB 64-bit integer IO format: %I64d , %I64u Java class ...

  10. hiho 第二周

    Trie树,第一次写,简单的建树+搜索 它的思路hiho上讲得很清楚,good~ #include<iostream> #include<string> using names ...