will-change提高动画性能与页面滚动性能

一、先来看一个例子

下面这个例子来自某外文,我这里简单转述下。

视差滚动现在不是挺流行的嘛,然后Chris Ruppel当其使用background-attachment: fixed实现背景图片不随滚动条滚动而滚动效果的时候,发现,页面的绘制性能掉到了每秒30帧,这种帧频人眼已经可以感觉到一定的顿挫感了。

后来,参考一些其他同事还是同行的建议,做了一番优化,然后,页面的渲染性能——

这优化之前完全就是便秘,屎拉不出来的感觉;而优化之后,完全就是一泻千里,裤子都来不及脱的感觉。

一兄得便秘,在厕所里久久不能如便。 正在他极力努力的时候,看一哥们风一样的冲进厕所,进了他旁边的位置,刚进去就传来一真狂风暴雨,那兄羡慕的对那哥们说:哥们好羡慕你呀! 那哥们说:羡慕啥,裤子还没脱呢。。。

大家肯定会好奇,这到底施了什么魔法,可以让渲染提升如此之显著。3个小tips:

  1. background-attachment: fixed改成了position: fixed,因为前面这玩意滚动实时计算重绘;
  2. 背景图片所在的元素替换为::before伪元素;
  3. 使用了CSS3 will-change加速;

相关代码如下(假设类名是front):

.front::before {
    content: '';
    position: fixed; // 代替background-attachment
    width: 100%;
    height: 100%;
    top: 0;
    left: 0;
    background-color: white;
    background: url(/img/front/mm.jpg) no-repeat center center;
    background-size: cover;
    will-change: transform; // 创建新的渲染层
    z-index: -1;
  }

OK, 主角粉墨登场了,就是will-change, 这是什么鬼?

二、CSS3 will-change粉墨登场

CSS3 will-change属于web标准属性,虽然目前还是草案阶段,但出现已经有些时日了,兼容性这块Chrome/FireFox/Opera都是支持的。

这个属性作用很单纯,就是“增强页面渲染性能”。那它是如何增强的呢?

我们可能听听说过,3D transform会启用GPU加速①,例如translate3DscaleZ之类,但是呢,这些属性业界往往称之为hack加速法。我们实际上不需要z轴的变化,但是还是假模假样地声明了,欺骗浏览器,这其实是一种不人道的做法。

① GPU即图形处理器,是与处理和绘制图形相关的硬件。GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的,可以让CPU从图形处理的任务中解放出来,从而执行其他更多的系统任务,例如,页面的计算与重绘。

will-change则天生为此设计,顾名思意“我要变形了”,礼貌而友好。

几何老师:“同学们注意,我要开始变形了。” 

哈哈,别笑。真是这样的。

当我们通过某些行为(点击、移动或滚动)触发页面进行大面积绘制的时候,浏览器往往是没有准备的,只能被动使用CPU去计算与重绘,由于没有事先准备,应付渲染够呛,于是掉帧,于是卡顿。而will-change则是真正的行为触发之前告诉浏览器:“浏览器同学,我待会儿就要变形了,你心理和生理上都准备准备”。于是乎,浏览器同学把GPU给拉上了,从容应对即将到来的变形。

这其实很好理解的,对吧,提前预约从容不迫;突然造访手忙脚乱。

MDN上显示该属性语法如下:

/* 关键字值 */
will-change: auto;
will-change: scroll-position;
will-change: contents;
will-change: transform;        /* <custom-ident>示例 */
will-change: opacity;          /* <custom-ident>示例 */
will-change: left, top;        /* 两个<animateable-feature>示例 */

/* 全局值 */
will-change: inherit;
will-change: initial;
will-change: unset;

其中: auto 就跟width:auto一样,实际上没什么卵用,昨天嘛,估计就是用来重置其他比较屌的值。

scroll-position 告诉浏览器,我要开始翻滚了。

contents 告诉浏览器,内容要动画或变化了。

<custom-ident> 顾名思意,自定义的识别。非规范称呼,应该是MDN自己的称呼,以后可能会明确写入规范。比方说animation的名称,计数器counter-resetcounter-increment定义的名称等等。

上面展示了2个例子,一个是transform一个是opacity,都是CSS3动画常用属性。如果给定的属性是缩写,则所有缩写相关属性变化都会触发。同时不能是以下这些关键字值:unsetinitialinheritwill-changeautoscroll-position, 或 contents.

<animateable-feature> 可动画的一些特征值。比方说lefttopmargin之类。移动端,非transformopacity属性的动画性能都是低下的,所以都是建议避免使用left/top/margin之流进行唯一等。但是,如果你觉得自己是margin属性奶大的,非要使用之,试试加个will-change:margin说不定也会很流畅(移动端目前支持还不是很好)。

就目前而言,使用的基本上都是:

.example {
  will-change: transform;
}

三、CSS3 will-change使用注意事项

will-change虽然可以加速,但是,一定一定要适度使用。那种全局都开启will-change等待模式的做法,无疑是死路一条。尼玛,用脚趾头想想也知道,你让浏览器各个元素都随时GPU渲染加速待命,还是妥妥搞死!

说到这里,想到了移动端的GPU加速。很多自以为然的同学写CSS3动画的时候,或者静态属性的时候,动不动就把translateZ之类GPU hack属性写上。同学们啊,GPU这玩意提高页面渲染性能它是有代价的呀,什么代价呢,就是手机的电量。你真以为有“既要马儿跑,又要马儿不吃草”的好事情啊!

平时,我们一般地CSS动画,平常的渲染处理,手机都是可以比较流畅的。完全没有必要以牺牲其他东西来实现。手机上的电量弥足珍贵。如果发现(尤其Android)机子h5页面不流畅,找找看是不是动画属性使用问题,或者非可视动画层没隐藏等等原因。

回到will-change. 同样的,will-change的使用也要谨慎,遵循最小化影响原则,所以,一开始的例子,才使用伪元素去搞,独立渲染(虽然我没看出来这个梗在什么地方)。

sitePoint网站上的这篇文章展示了几个处理例子:

不要这样直接写在默认状态中,因为will-change会一直挂着:

.will-change {
  will-change: transform;
  transition: transform 0.3s;
}
.will-change:hover {
  transform: scale(1.5);
}

可以让父元素hover的时候,声明will-change,这样,移出的时候就会自动remove,触发的范围基本上是有效元素范围。

.will-change-parent:hover .will-change {
  will-change: transform;
}
.will-change {
  transition: transform 0.3s;
}
.will-change:hover {
  transform: scale(1.5);
}

如果使用JS添加will-change, 事件或动画完毕,一定要及时remove. 比方说点击某个按钮,其他某个元素进行动画。点击按钮(click),要先按下(mousedown)再抬起才出发。因此,可以mousedown时候打声招呼, 动画结束自带回调,于是(示意,不要在意细节):

dom.onmousedown = function() {
    target.style.willChange = 'transform';
};
dom.onclick = function() {
    // target动画哔哩哔哩...
};
target.onanimationend = function() {
    // 动画结束回调,移除will-change
    this.style.willChange = 'auto';
};

等。

四、参考文章

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