使用css3實現動畫來開啓GPU加速

參考文章：
https://www.w3cplus.com/css3/introduction-to-hardware-acceleration-css-animations.html
http://blog.csdn.net/hsany330/article/details/50925260

用CSS3動畫替代JS模擬動畫的好處：

1. 不佔用JS主線程；

2. 能夠利用硬件加速；

3. 瀏覽器可對動畫作優化（元素不可見時不動畫減小對FPS影響）

下面讓咱們來看一個動畫效果，在該動畫中包含了幾個堆疊在一塊兒的球並讓它們沿相同路徑移動。最簡單的方式就是實時調整它們的 left 和 top 屬性。咱們可使用JavaScript，但咱們將使用CSS動畫來替代。請注意，文中的示例不帶任何前綴，示例中使用了Autoprefixer來確保完整的兼容性。

.ball-running { animation: run-around 4s infinite; } @keyframes run-around { 0%: { top: 0; left: 0; } 25% { top: 0; left: 200px; } 50% { top: 200px; left: 200px; } 75% { top: 200px; left: 0; } } 

這裏有一個動畫按例，點擊按鈕啓動一個JavaScript動畫：

點擊「Start Animation」按鈕以後，你會隱約感受到動畫並非那麼流暢，即便使用電腦上的瀏覽器也會有些卡頓，更不要提在移動端達到 60fps 的流暢效果了。爲了解決這個問題，咱們可使用 CSS transform 中的 translate() 來替代 top 和 left：

.ball-running { animation: run-around 4s infinite; } @keyframes run-around { 0%: { transform: translate(0, 0); } 25% { transform: translate(200px, 0); } 50% { transform: translate(200px, 200px); } 75% { transform: translate(0, 200px); } } 

如今動畫看起來流暢多了。這是爲何呢？這是由於 transform 屬性不會觸發瀏覽器的 repaint，而 left 和 top 則會一直觸發 repaint，下圖是從 chrome 開發者工具的 timeline 面板監測到的數據：

 

CSS動畫之硬件加速

上圖數據中的綠色條紋表示的就是使用 top 和 left 實現動畫時瀏覽器發生的 repaint 操做，從中能夠看出動畫幀數遠低於 60 幀。

下圖是使用CSS transform 檢測到的數據：

 

CSS動畫之硬件加速

如你所見，動畫演示期間並無過多的 repaint 操做。

從 chrome 的開發者工具按 ESC 以後選擇 「rendering」 面板，咱們能夠經過選中「Enable piant flashing」來進一步監測 repaint 操做。開啓該選項後，頁面中的 repaint 區域就會被綠色蒙版高亮顯示出來。從新使用 top 和 left 的示例演示的話，你會發現包裹球的那塊區域會一直閃爍綠色的蒙版。

 

CSS動畫之硬件加速

另外一方面，在使用 transform的示例中，綠色蒙版只會在動畫開始和結束的時候出現。

那麼，爲何 transform 沒有觸發 repaint 呢？簡而言之，transform 動畫由GPU控制，支持硬件加速，並不須要軟件方面的渲染。

瀏覽器接收到頁面文檔後，會將文檔中的標記語言解析爲DOM樹。DOM樹和CSS結合後造成瀏覽器構建頁面的渲染樹。渲染樹中包含了大量的渲染元素，每個渲染元素會被分到一個圖層中，每一個圖層又會被加載到GPU造成渲染紋理，而圖層在GPU中 transform 是不會觸發 repaint 的，這一點很是相似3D繪圖功能，最終這些使用 transform 的圖層都會由獨立的合成器進程進行處理。

在咱們的示例中，CSS transform 建立了一個新的複合圖層，能夠被GPU直接用來執行 transform 操做。在chrome開發者工具中開啓「show layer borders」選項後，每一個複合圖層就會顯示一條黃色的邊界：

示例中的球就處於一個獨立的複合圖層，移動時的變化也是獨立的：

 

CSS動畫之硬件加速

此時，你也許會問：瀏覽器何時會建立一個獨立的複合圖層呢？事實上通常是在如下幾種狀況下：

• 3D 或者 CSS transform
• <video> 和 <canvas> 標籤
• CSS filters
• 元素覆蓋時，好比使用了 z-index 屬性

等一下，上面的示例使用的是 2D transition 而不是 3D 的 transforms 啊？這個說法沒錯，因此在timeline中咱們能夠看到：動畫開始和結束的時候發生了兩次 repaint 操做。

 

CSS動畫之硬件加速

3D 和 2D transform 的區別就在於，瀏覽器在頁面渲染前爲3D動畫建立獨立的複合圖層，而在運行期間爲2D動畫建立。動畫開始時，生成新的複合圖層並加載爲GPU的紋理用於初始化 repaint。而後由GPU的複合器操縱整個動畫的執行。最後當動畫結束時，再次執行 repaint 操做刪除複合圖層。

使用 GPU 渲染元素

並非全部的CSS屬性都能觸發GPU的硬件加速，實際上只有少數屬性能夠，好比下面的這些：

• transform
• opacity
• filter

強制使用GPU渲染

爲了不 2D transform 動畫在開始和結束時發生的 repaint 操做，咱們能夠硬編碼一些樣式來解決這個問題：

.example1 { transform: translateZ(0); } .example2 { transform: rotateZ(360deg); } 

這段代碼的做用就是讓瀏覽器執行 3D transform。瀏覽器經過該樣式建立了一個獨立圖層，圖層中的動畫則有GPU進行預處理而且觸發了硬件加速。

開啓GPU硬件加速可能觸發的問題：

經過-webkit-transform:transition3d/translateZ開啓GPU硬件加速以後，有些時候可能會致使瀏覽器頻繁閃爍或抖動，能夠嘗試如下辦法解決之：

-webkit-backface-visibility:hidden; -webkit-perspective:1000; 

如何監測動畫幀速率

推薦兩種實時監測網頁渲染幀速率的方法：

1.Chrome的DevTool中TimeLine的Frame模塊

 

chrome_timeline_frames

 

2.地址欄輸入」chrome:flags」搜索」fps」，將」FPS計數器」開啓，瀏覽器重啓後右上角會實時顯示幀速率。

 

chrome_fps_counter

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