【前端优化之渲染优化】大屏android手机动画丢帧的背后

简介:
前言

上周我与阿里的宇果有一次技术的交流,然后对天猫H5站点做了一些浅层次的分析,后面点时间基本天天都会有联系,中途聊了一些技术细节、聊了双方团队在干什么,最后聊到了前端优化。因为我本身参与了几次携程H5站点的优化,在这方面有一些心得,但是与宇果交流的过程中发现我们在优化的时候忽略了一些细节。

携程做优化的时候整个重心基本放到了尺寸的缩减,和宇果的交流过程中他提出了渲染优化,其实渲染优化无非是减少回流,对于减少回流我们也有一些概念,我一直认为这个事情应该业务开发关注而不是框架关注(事实上框架也无法关注),所以对一些BUG采取了表现层面的解决,却对真相视而不见的做法,现在想来真的有点无知,这里便以一个原来的渲染BUG为切入点,将最近与宇果的交流所得整理下。

宇果博客:http://www.ghugo.com/

回流与重绘

首先,我们再次复习一下回流与重绘的知识,浏览器会解析三个东西:HTML、Javascript、CSS。

浏览器首先会根据HTML生成DOM Tree,其次会根据CSS生成CSS Rule Tree,javascript可以通过DOM API与CSS API操作DOM Tree与CSS Rule Tree,从而引起页面变化。

浏览器解析结束会通过DOM Tree与CSS Rule Tree形成render tree,只有display不为none的元素才会形成render Tree,render Tree形成后浏览器会调用GUI绘制页面,在此之前做的一件事情便是layout或者说reflow。上面的描述简单而言可以分为以下流程:

l  生成DOM树

l  计算CSS样式

l  构建render tree

l  reflow,定位元素位置大小

l  绘制页面

在这个过程中,若是javascript动态改变DOM Tree便会引起reflow

页面中的元素改变,只要不影响尺寸,比如只是颜色改变只会引起repaint不会引起回流

否则,reflow不可避免,这个时候便需要重新计算形成render Tree

reflow分为局部回流与全局回流,会影响下面的,不会影响上面的元素

reflow耗用的系统资源较大,DOM Tree中受到影响的节点皆会reflow,然后影响其子节点最坏的情况是所有节点reflow,该问题引发的现象便是低性能的电脑风扇不停的转,手机变得很热,并且非常耗电,以下操作可能引起reflow

l  操作dom结构

l  动画

l  DOM样式修改

l  获取元素尺寸的API

android大屏手机渲染BUG

这个是我们一个tab组件,这个组件按道理说非常简单:

 View Code
点击一下就让当前item获取class,然后文字样式会改变,下面一个横线也会动画滑动过去,但是这个东西在android大屏手机上却出了问题(比如note2),他会这样表现:



如图所示,class过去了,文字颜色也变了,但是下面对应的竖条却没有过去,我当时一看就知道是渲染的问题并且马上给出了一个解决方案:

 View Code
这里设置下划线width的时候触发了其回流,而setTimeout会在主程序执行结束后才触发,于是BUG修复了,核心代码如下:

 1 $(function () {
 2   var wrapper = $('.cui-tab-mod');
 3   wrapper.on('click', function (e) {
 4     var el = $(e.target);
 5     var toolBar = $('.cui-tab-scrollbar');
 6     if (el.hasClass('cui-item')) {
 7       wrapper.find('li').removeClass('cui-tab-current');
 8       el.addClass('cui-tab-current');
 9       //修复丢帧问题
10       setTimeout(function () {
11         toolBar.width('width', toolBar.width());
12       }, 0)
13     }
14   });
15 });
这个BUG解决后也没有再关注,时序纷飞,一年过去了却和宇果聊天过程中再次想起这个问题,才意识到自己忽略的是什么。

重新认识Timeline

我们常常有一个问题,如何知道页面哪里的渲染有问题,如何捕捉?

如果没有一个实际可用的工具的话,我们只能由外文或者博客获取这类知识,这个时候就和我解决上述问题差不多了,仅仅从皮毛上知道是渲染导致的问题,并且能使用回流解决问题,却是对渲染性能造成负担,所以如何捕捉渲染问题衡量渲染性能这个是第一位,好在chrome提供了Timeline:



以我们的页面为例,我们开始监控,这里稍微改变一下代码:

 1 var wrapper = $('.cui-tab-mod');
 2 wrapper.on('click', function (e) {
 3   var el = $(e.target);
 4   var toolBar = $('.cui-tab-scrollbar');
 5   if (el.hasClass('cui-item')) {
 6     wrapper.find('li').removeClass('cui-tab-current');
 7     el.addClass('cui-tab-current');
 8 //      setTimeout(function () {
 9 //        toolBar.width('width', toolBar.width());
10 //      }, 0)
11   }
12 });
13 
14 function setIndex(i) {
15   var els = wrapper.find('li');
16   els.removeClass('cui-tab-current');
17   els.eq(i).addClass('cui-tab-current');
18 }
我首先点击开始监控,然后鼠标不在页面做任何操作,在控制台输入一句:

setIndex(1)
于是页面会发生改变,这个时候,我们得到的图是:



这张图其实最初我也是看热闹的,昨天根据宇果的指点,才稍微看出点门道了:



首先请看上图中的一个个透明框,每个透明框便是两次显示器刷新周期中等待的时间,其中有一个非常关键的单位叫做fps,这个60fps是个什么东西呢?

60fps与16ms



所谓60fps便是说屏幕1s会刷新60次,意思是大概16.5ms屏幕会刷新一次,在这一次刷新中浏览器会干很多事情,这里还是以图示为例,这里有2个前提:

① 我们鼠标并未操作

② 我们页面很单一

所以在我们执行setIndex前,浏览器根本没有任何消耗,每一次的刷新干了这几件事情:



刚刚整个过程一过经过了2.29秒,浏览器发生了这些事情:



从白条来看,浏览器处理整个动作大概花费320ms,这里出了4种颜色,这个也比较关键。

4种颜色

黄色是说明正在执行javascript脚本,从这里可以看出,js执行的速度是非常快的,这里包含了设值class、移除class,获取width等一系列操作,浏览器会等一次结束后才发生渲染。

紫色是说明正在回流,也就是我们传说中的渲染,这个是非常耗费性能的,我们这里具体跟进去看看:



接下来触发了css3过渡transition的动画,下面的滚动条开始了不停的移动:

可以看到,后续所有的运动只影响了一个元素,这个元素便是滚动条,这里为了验证刚刚所说,我们做两个事情:

① 使用click触发索引更改

② 为下划线添加子元素



这里有个非常不同的就是,我鼠标在界面操作了,不可避免的会引起一些move样式改变,所以有重绘有回流,都比较轻,比较关键的是,其中多了一个click操作(Event),但是下面动画时候影响的元素仍然只是一个,这个有点不明原因,我这里特别将transform改成了left,因为transform更加平滑,我想找出原因,却发现了另一个现象:





可以看出transformd导致的动画只会执行一次paint,便是最初那一次,而使用left的话却在不停的paint,这个是资源消耗的对比:





可以看出,使用left时候出现了锯齿状,这个时候我们可以得出一个结论,transform的动画确实比left节省性能。

至此我们对chrome的Timeline有了一个新的认识,但是我们这里的观察全部是在PC端发生的,而手机端是怎么样的呢?

移动端的渲染



这个图与上图形成了鲜明对比,PC端就只有很小的波动,手机端却引起了很多涟漪,导致这个问题的原因是硬件设施(这里是盗图):



PS:这里苦于没有Android设备,chrome电脑又暂时抽风不能真机调试,便去同事那里草草截图,哎......

丢帧的发生

如前所述,浏览器一次的刷新约16ms,以一次原子行为来说是这样的:

脚本运行时间+渲染时间+绘制时间<16ms
如果中间有一次的操作比如渲染的时间大于了16ms而导致浏览器没有来得及绘制,那么那次的操作便失效了,这个就是所谓的丢帧。

我们在note2上运行程序时会导致丢帧,应该就是其中一次超出了时限,因为class变化会引起样式重新计算,但是只是文字变化的话只是会引起重绘,所以主要问题发生在transition动画。

而我们的解决方案是setTimeout,这个造成的影响是:



我们发现了,就算没有动画,重新计算样式那里依旧是主要导致的回流的因素,是他挤掉了后续的操作吗?他重新计算样式中的因素有很多,我怀疑的目光首先放到了这段css:

    .cui-tab-mod li:nth-of-type(1).cui-tab-current ~ .cui-tab-scrollbar { -webkit-transform: translate3d(0,0,0); 
-moz-transform: translate3d(0,0,0); -ms-transform: translate3d(0,0,0); transform: translate3d(0,0,0); }
测试下来,似乎与他相关:

 1 <!DOCTYPE html>
 2 <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
 3 <head>
 4   <meta name="viewport" content="width=320.1,initial-scale=1,minimum-scale=1,maximum-scale=1,user-scalable=no,minimal-ui">
 5   <title></title>
 6   <style type="text/css">
 7     body { -webkit-text-size-adjust: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0,0,0,0); -webkit-font-smoothing: antialiased; -moz-user-select: none; }
 8     ul, ol { list-style: none; margin: 0; padding: 0; }
 9     .cui-tab-mod { display: -webkit-box; display: -moz-box; display: -ms-flexbox; display: -webkit-flex; display: flex; height: 43px; line-height: 43px; border-bottom: #bcbcbc 1px solid; background-color: #fafafa; color: #666; font-size: 15px; position: relative; display: table\9; width: 100%; }
10     .cui-tab-mod li { text-align: center; -webkit-box-flex: 1; -moz-box-flex: 1; -webkit-flex: 1; -ms-flex: 1; flex: 1; display: table-cell\9; }
11     .cui-tab-mod li.cui-tab-current { color: #099fde; }
12     .cui-tab-mod .cui-tab-scrollbar { position: absolute; left: 0; height: 4px; bottom: -1px; background-color: #099fde; -webkit-transition: -webkit-transform 300ms ease ; transition: transform 300ms ease ; z-index: -1; -webkit-backface-visibility:hidden; backface-visibility:hidden;     }
13     .cui-tabnum2 { width: 50%; }
14     .cui-tabnum3 { width: 33.33333%; }
15     .cui-tab-mod li.cui-tab-current ~ .cui-tab-scrollbar { z-index: 2; }
16   </style>
17   <script id="others_zepto_10rc1" type="text/javascript" class="library" src="http://sandbox.runjs.cn/js/sandbox/other/zepto.min.js"></script>
18 </head>
19 <body>
20   <ul class="cui-tab-mod">
21     <li data-key="0" data-index="0" class="cui-item cui-tab-current">中国</li>
22     <li data-key="1" data-index="1" class="cui-item">美国</li>
23     <li data-key="2" data-index="2" class="cui-item">日本</li>
24     <i class="cui-tab-scrollbar cui-tabnum3"><span>1</span></i>
25   </ul>
26   <script type="text/javascript">
27     var wrapper = $('.cui-tab-mod');
28     var toolBar = $('.cui-tab-scrollbar');
29     var els = wrapper.find('li');
30     wrapper.on('click', function (e) {
31       toolBar.css({
32         '-webkit-transform': 'translate3d(100%,0,0)',
33         'transform': 'translate3d(100%,0,0)'
34       })
35       var el = $(e.target);
36     });
37   </script>
38 </body>
39 </html>
如果这样,我直接操作toolBar便可以绕过该BUG,但是我还是不太确定,所以有了这段代码:

 View Code
 1 var wrapper = $('.cui-tab-mod');
 2 var toolBar = $('.cui-tab-scrollbar');
 3 var els = wrapper.find('li');
 4 
 5 wrapper.on('click', function (e) {
 6   var el = $(e.target);
 7   els.removeClass('cui-tab-current');
 8   el.addClass('cui-tab-current');
 9   toolBar.css('left', '0');
10 
11   //      setTimeout(function () {
12   //        toolBar.width('width', toolBar.width());
13   //      }, 0)
14 });
 

 

 

 

 

 

 

 

 

这一段代码也可以解决BUG,似乎解决bug的元素是导致了absolute元素的回流而与其它无关,这里再次对比Timeline:





两次对比没有什么差距,这个BUG导致的原因还需要深究,待我哪天去真机测试...... 

setTimeout动画

另外,最好也不要使用setTimeout之类的定时器来实现动画,下面这个动画操作也是非常消耗的:



这里如果使用requestAnimationFrame便可以避免Timer的影响。

fixed元素

一般来说,fixed元素在手机上尤其卡,我们这里也来追踪一下原因:





可以看到,fixed元素与left一样的都会不断的Paint,所以他卡呢,至于如何避免不同的团队有不同的方案。

结语

今天回顾了与宇果的交流过程中的渲染优化相关,这里还停留在比较浅的层次,需要继续学习,希望对各位有用,文中有误请您提出,最后微博求粉:



本文转自叶小钗博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/yexiaochai/p/4314260.html,如需转载请自行联系原作者
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