使用CSS3开启GPU硬件加速提升网站动画渲染性能

　　最近几周一直在搞自己的个人网站，一来是为了总结一下近几年自己的前端职业历程，二来是希望把这个网站做成自己的Web版个人履历/简历。网站首屏会有一个跟随鼠标进行空间透视移动的DOM动画效果，这里用到了一些JS逻辑，由于涉及到动画和性能问题，这里简要总结一下开发过程中遇到的一些问题。想来博客已经近两年没有更新过了，甚感愧疚，2014年一定一定一定会勤快些的！

个人网站Demo预览

　　大家看过网站之后，应该能大致了解到，动画中使用了很多大尺寸半透明PNG24图片，具体尺寸取决于你电脑的分辨率，目前会根据1920/1440/1024这三种分辨率宽度加载不同尺寸的图片。动画逻辑是每个图片都会以不同的速度跟随鼠标移动，以达到空间感很强的透视效果。具体的js逻辑我会在以后单独写一篇讲解，还会把这个动画写成jQuery插件提供给大家下载，敬请关注^_^

先来说说遇到的问题：

　　网站本身设计初衷就没有打算支持IE8及以下版本浏览器，并不是因为代码兼容性问题，而是真的不想迁就那些懒得更新自己操作系统和浏览器的用户，毕竟是我自己的网站，所以我说了算！哈哈~

　　没有了低版本IE6浏览器，就不用顾虑他们的性能问题了，本以为开发会一帆风顺，结果”性能问题”竟然出现在了一直以性能出色著称的Chrome浏览器中。

　　Chrome下的动画比IE9和FF都要慢很多，一开始觉得是自己的js逻辑问题，因为要遍历9个元素并计算他们的坐标。后来尝试了使用requestAnimationFrame、webWorker和canvas，但情况仍然没有任何好转。通过chrome的DevTool中TimeLine监控，发现动画的代码逻辑并没有占用太多资源，反倒是painting消耗了大量的时间，平均才30fps左右。

 

上图可见主要时间都浪费在painting上了，元素背景图过大导致。

　　上面这几张图都是开启GPU硬件加速之前使用Chrome DevTool Timeline功能中Frames模块监测到的数据，明显看到平均帧速率在30fps左右

　　其实，chrome对于渲染多张大尺寸图片方面一直表现疲软，之前在开发人人小站瀑布流布局模板的时候就遇到过这类问题，chrome中只要存在大量缩放图片，页面滚动的时候就会极其卡顿，就像是用一台2004年的电脑访问一个2014年的网站一样。chrome对于渲染很多大尺寸图片(尤其是alphy透明度PNG24图片)方面有先天的不足，从它版本10+的时候就有开发者在官方平台报过这个Bug，如今chrome已经更新至版本30+，却依旧没有完美解决这个顽疾。

解决Chrome动画”卡顿”的办法

　　为动画DOM元素添加CSS3样式-webkit-transform:transition3d(0,0,0)或-webkit-transform:translateZ(0);，这两个属性都会开启GPU硬件加速模式，从而让浏览器在渲染动画时从CPU转向GPU，其实说白了这是一个小伎俩，也可以算是一个Hack，-webkit-transform:transition3d和-webkit-transform:translateZ其实是为了渲染3D样式，但我们设置值为0后，并没有真正使用3D效果，但浏览器却因此开启了GPU硬件加速模式。

　　这种GPU硬件加速在当今PC机及移动设备上都已普及，在移动端的性能提升是相当显著地，所以建议大家在做动画时可以尝试一下开启GPU硬件加速。

当然也可以这样开启所有浏览器的GPU硬件加速：

webkit-transform : translateZ ( 0 ) ;
-moz-transform : translateZ ( 0 ) ;
-ms-transform : translateZ ( 0 ) ;
-o-transform : translateZ ( 0 ) ;
transform : translateZ ( 0 ) ;

或

webkit-transform : translate3d ( 0 , 0 , 0 ) ;
-moz-transform : translate3d ( 0 , 0 , 0 ) ;
-ms-transform : translate3d ( 0 , 0 , 0 ) ;
-o-transform : translate3d ( 0 , 0 , 0 ) ;
transform : translate3d ( 0 , 0 , 0 ) ;

　　使用-webkit-transform:transition3d(0,0,0)开启GPU硬件加速的chrome中渲染动画性能明显顺畅了许多，平均能达到55fps左右。无图无真相：

开启GPU硬件加速前后帧速率对比图(点击查看清晰大图)

chrome诡异的Bug

　　对所有动画DOM元素添加-webkit-transform:transition3d(0,0,0)开启GPU硬件加速之后，又出现了一个chrome诡异的Bug，当你有多个position:absolute;元素添加-webkit-transform:transition3d(0,0,0);开启GPU硬件加速之后，会有几个元素凭空消失，调试许久无果遂Google之，国内暂时没有人发表过关于这类问题的文章，于是在国外网站找呀找，找到了很多与我遇到同样问题的人，但都没有真正靠谱的解决办法，这可能是跟添加-webkit-transform之后chrome尝试使用GPU硬件加速有关系，最后还是要等待Chrome官方更新解决了，当前Chrome版本是33。如果谁发现比较好的解决办法，欢迎提出^_^

其他人遇到的类似问题：
3D CSS transform: translateZ causes elements to disappear in Chrome
Fixed attachment background image flicker/disappear in chrome when coupled with a css transform

如何避免这个问题：

　　在使用-webkit-transform尝试对很多DOM元素编写3D动画时，尽量不要对这些元素及他们的父元素使用position:absolute/fixed。(其实这种情况很难避免)
所以我的临时解决办法是，减少使用-webkit-transform:transition3d(0,0,0)的DOM元素数量，从9个减至6个便没有元素消失的现象了。
PS：由于测试环境有限，如果大家发现在你的浏览器还有这个Bug,麻烦留言告诉我，万分感谢！

开启GPU硬件加速可能触发的问题：

通过-webkit-transform:transition3d/translateZ开启GPU硬件加速之后，有些时候可能会导致浏览器频繁闪烁或抖动，可以尝试以下办法解决之：

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

如何监测动画帧速率

推荐两种实时监测网页渲染帧速率的方法：

1.Chrome的DevTool中TimeLine的Frame模块

2.地址栏输入”chrome:flags”搜索”fps”，将”FPS计数器”开启，浏览器重启后右上角会实时显示帧速率。

我会再过些天单独写一篇关于通过Frame模块监测网站性能的教程，敬请留意^_^

通过-webkit-transform:transition3d/translateZ开启GPU硬件加速的适用范围：

• 使用很多大尺寸图片(尤其是PNG24图)进行动画的页面。
• 页面有很多大尺寸图片并且进行了css缩放处理，页面可以滚动时。
• 使用background-size:cover设置大尺寸背景图，并且页面可以滚动时。(详见:https://coderwall.com/p/j5udlw)
• 编写大量DOM元素进行CSS3动画时(transition/transform/keyframes/absTop&Left)
• 使用很多PNG图片拼接成CSS Sprite时

我能想到的暂时只有这五种情况，欢迎大家补充。

总结：

　　通过开启GPU硬件加速虽然可以提升动画渲染性能或解决一些棘手问题，但使用仍需谨慎，使用前一定要进行严谨的测试，否则它反而会大量占用浏览网页用户的系统资源，尤其是在移动端，肆无忌惮的开启GPU硬件加速会导致大量消耗设备电量，降低电池寿命等问题。

您还可以参考以下HTML5相关文章:
《人人网首页拖拽上传详解(HTML5 Drag&Drop、FileReader API、formdata)》
《HTML5 Drag&Drop 拖拽、FileReader实例教程》
《关于HTML 5 canvas 的基础教程》

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原载: 彬Go——关注前端开发 & Web UI设计
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