JavaScript是如何工作的: CSS 和 JS 動(dòng)畫(huà)底層原理及如何優(yōu)化它們的性能

.box {
  -webkit-transform: translate(0, 0);
  -webkit-transition: -webkit-transform 1000ms;

  transform: translate(0, 0);
  transition: transform 1000ms;
}

.box.move {
  -webkit-transform: translate(50px, 50px);
  transform: translate(50px, 50px);
}

div class="box">
  Sample content.

然后，使用 JavaScript 來(lái)切換每個(gè)動(dòng)畫(huà)。

var boxElements = document.getElementsByClassName("box"),
    boxElementsLength = boxElements.length,
    i;

for (i = 0; i < boxElementsLength; i++) {
  boxElements[i].classList.add("move");
}

上面的代碼片段是為所有包含 box 類(lèi)的元素為其添加 move 類(lèi)以觸發(fā)動(dòng)畫(huà)。

這樣做可以為你的應(yīng)用提供良好的平衡。 你可以專(zhuān)注于使用 JavaScript 管理狀態(tài)，只需在目標(biāo)元素上設(shè)置適當(dāng)?shù)念?lèi)，讓瀏覽器處理動(dòng)畫(huà)。 如果沿著這條路線(xiàn)前進(jìn)，你可以在元素上監(jiān)聽(tīng) transitionend 事件，但前提是放棄舊版 Internet Explorer 的支持：

監(jiān)聽(tīng) transitionend 觸發(fā)的事件如下所示:

var boxElement = document.querySelector(".box");
boxElement.addEventListener("transitionend", onTransitionEnd, false);

function onTransitionEnd() {
  // Handle the transition finishing.
}

除了使用 CSS 過(guò)渡之外，你還可以使用 CSS 動(dòng)畫(huà)，CSS 動(dòng)畫(huà)可以讓你更好地控制多帶帶的動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵幀，持續(xù)時(shí)間以及循環(huán)次數(shù)。

關(guān)鍵幀用于指示瀏覽器 CSS 屬性在給定時(shí)間點(diǎn)上應(yīng)有的 CSS 屬性，然后填充空白。

來(lái)個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

.box {
  /* 動(dòng)畫(huà)的名字 */
  animation-name: movingBox;

  /* 動(dòng)畫(huà)的持續(xù)時(shí)間 */
  animation-duration: 2300ms;

  /* 動(dòng)畫(huà)的運(yùn)行次數(shù) */
  animation-iteration-count: infinite;

  /* 設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫(huà)在循環(huán)中是否反向運(yùn)動(dòng)的方法 */
  animation-direction: alternate;
}

@keyframes movingBox {
  0% {
    transform: translate(0, 0);
    opacity: 0.4;
  }

  25% {
    opacity: 0.9;
  }

  50% {
    transform: translate(150px, 200px);
    opacity: 0.2;
  }

  100% {
    transform: translate(40px, 30px);
    opacity: 0.8;
  }
}

效果示例: https://sessionstack.github.i...

使用CSS動(dòng)畫(huà)，你可以獨(dú)立于目標(biāo)元素定義動(dòng)畫(huà)本身，并使用 animation-name 屬性來(lái)選擇所需的動(dòng)畫(huà)。

CSS 動(dòng)畫(huà)在某種程度仍然需要加瀏覽器前綴的，在 Safari、Safari Mobile 和 Android 中都使用了 -webkit。 Chrome、 Opera、Internet Explorer 和 Firefox 都不需要添加前綴。許多工具可以幫助你創(chuàng)建所需 CSS 的前綴，這樣就不需要在源文件中帶樣式前綴。

和 CSS 過(guò)渡或者 CSS 動(dòng)畫(huà)相比，使用 JavaScript 創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)更加復(fù)雜，但它通常為開(kāi)發(fā)人員提供了更強(qiáng)大的功能。

JavaScript 動(dòng)畫(huà)是作為代碼的一部分內(nèi)聯(lián)編寫(xiě)的。你還可以將它們封裝在其他對(duì)象中。以下為用 JavaScript 來(lái)實(shí)現(xiàn)最開(kāi)始的 CSS 過(guò)渡的代碼：

var boxElement = document.querySelector(".box");
var animation = boxElement.animate([
  {transform: "translate(0)"},
  {transform: "translate(150px, 200px)"}
])

animation.addEventListener("finish", function() {
  boxElement.style.transform = "translate(150px, 200px)";
})

默認(rèn)情況下，Web 動(dòng)畫(huà)僅修改元素的展示效果。 如果要將對(duì)象停留在移動(dòng)后的位置，則應(yīng)在動(dòng)畫(huà)完成時(shí)修改其基礎(chǔ)樣式。 這就是為什么在上面的例子中監(jiān)聽(tīng) finish 事件，并將 box.style.transform 屬性設(shè)置為 translate(150px, 200px)，該屬性值和 CSS 動(dòng)畫(huà)執(zhí)行的第二個(gè)樣式轉(zhuǎn)換是一樣的。

使用 JavaScript 動(dòng)畫(huà)，你可以在每一步完全控制元素的樣式。 這意味著你可以放慢動(dòng)畫(huà)速度，暫停動(dòng)畫(huà)，停止它們，翻轉(zhuǎn)它們，并根據(jù)需要操縱元素。 如果你正在構(gòu)建復(fù)雜的面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序，這尤其有用，因?yàn)槟憧梢哉_地封裝你想要的動(dòng)畫(huà)行為。

自然過(guò)渡效果會(huì)讓你的用戶(hù)對(duì)你的 Web 應(yīng)用程序感覺(jué)更舒服，從而帶來(lái)更好的用戶(hù)體驗(yàn)。

當(dāng)然，沒(méi)有任何東西從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)線(xiàn)性移動(dòng)。 實(shí)際上，當(dāng)事物在我們周?chē)奈锢硎澜缰幸苿?dòng)時(shí)，事物往往會(huì)加速或減速，因?yàn)槲覀儾皇窃谡婵罩?，并且有不同的因素?huì)影響這一點(diǎn)。 人類(lèi)的大腦會(huì)期望感受這樣的移動(dòng)，所以當(dāng)為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用制作動(dòng)畫(huà)的時(shí)候，利用此類(lèi)知識(shí)會(huì)對(duì)自己會(huì)有好處。

以下是一些術(shù)語(yǔ)需要了解一下:

ease in —? 相對(duì)于勻速，開(kāi)始的時(shí)候慢，之后快

ease out — 相對(duì)于勻速，開(kāi)始時(shí)快，結(jié)束時(shí)候間慢

ease-in-out — 相對(duì)于勻速，開(kāi)始和結(jié)束都慢）兩頭慢

CSS 過(guò)渡和動(dòng)畫(huà)允許你選擇要使用的 easing 類(lèi)型。 不同的關(guān)鍵字會(huì)影響動(dòng)畫(huà)的 easing，你也可以完全自定義 easing 方法。

以下為可以選擇用來(lái)控制 easing 的 CSS 關(guān)鍵字：

linear

ease-in

ease-out

ease-in-out

讓我們深入來(lái)了解一下這幾個(gè)兄弟，并看它們各自展示的效果是怎么樣。

easing 方法的的默認(rèn)為 linear，以下為 linear 過(guò)渡效果的圖示：

隨著時(shí)間增加，值等比增加，使用 linear 動(dòng)效，會(huì)讓動(dòng)畫(huà)不自然，一般來(lái)說(shuō)，避免使用 linear 動(dòng)效。

以下是如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性動(dòng)畫(huà)：

transition: transform 500ms linear;

如前所述，與線(xiàn)性動(dòng)畫(huà)相比，easing out 動(dòng)畫(huà)開(kāi)始時(shí)快，結(jié)束時(shí)候間慢，過(guò)渡效果的圖示如下：

一般來(lái)說(shuō)，easing out過(guò)渡效果是最適合做界面體驗(yàn)的，因?yàn)榭焖俚貑?dòng)會(huì)給人以快速響應(yīng)的動(dòng)畫(huà)的感覺(jué)，而結(jié)束時(shí)讓人感覺(jué)很平滑這得歸功于不一致的移動(dòng)速度。

有很多方法可以實(shí)現(xiàn) ease-out 效果，但最簡(jiǎn)單的是 CSS 中的 ease-out 關(guān)鍵字：

transition: transform 500ms ease-out;

和 ease-out 動(dòng)畫(huà)相反－開(kāi)始時(shí)快，結(jié)束時(shí)候間慢，過(guò)渡效果圖如下：

與 ease-out 動(dòng)畫(huà)相比， ease-in 可能會(huì)讓人感到不尋常，由于啟動(dòng)緩慢給人以反應(yīng)卡頓的感覺(jué)，因此會(huì)產(chǎn)生一種無(wú)反應(yīng)的感覺(jué)。 動(dòng)畫(huà)結(jié)束很快也會(huì)產(chǎn)生一種奇怪的感覺(jué)，因?yàn)檎麄€(gè)動(dòng)畫(huà)正在加速，而現(xiàn)實(shí)世界中的物體在突然停止時(shí)往往會(huì)減速。

和 ease-out 和 linear 動(dòng)畫(huà)類(lèi)似，使用 CSS 關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn) ease-in 動(dòng)畫(huà)：

transition: transform 500ms ease-in;

該動(dòng)畫(huà)為 ease-in 和 ease-out 的合集，過(guò)渡效果圖如下：

不要使用太長(zhǎng)的動(dòng)畫(huà)持續(xù)時(shí)間，因?yàn)樗鼈儠?huì)讓你的 UI 感覺(jué)沒(méi)有響應(yīng)。

用 ease-in-out CSS 關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn) ease-in-out 動(dòng)畫(huà)：

transition: transform 500ms ease-in-out;

你也可以定義自己的 easing 曲線(xiàn)，這可以更好地創(chuàng)建自己想要的動(dòng)畫(huà)效果。

實(shí)際上， ease-in，linear 及 ease 關(guān)鍵字映射到預(yù)定義 貝塞爾曲線(xiàn) ，可以在 CSS transitions specification 和 Web Animations specification 中查找更多關(guān)于貝塞爾曲線(xiàn)的內(nèi)容。

Bézier curve(貝塞爾曲線(xiàn))是應(yīng)用于二維圖形應(yīng)用程序的數(shù)學(xué)曲線(xiàn)。 曲線(xiàn)定義：起始點(diǎn)、終止點(diǎn)（也稱(chēng)錨點(diǎn)）、控制點(diǎn)。通過(guò)調(diào)整控制點(diǎn)，貝塞爾曲線(xiàn)的形狀會(huì)發(fā)生變化。 1962年，法國(guó)數(shù)學(xué)家Pierre Bézier第一個(gè)研究了這種矢量繪制曲線(xiàn)的方法，并給出了詳細(xì)的計(jì)算公式，因此按照這樣的公式繪制出來(lái)的曲線(xiàn)就用他的姓氏來(lái)命名，稱(chēng)為貝塞爾曲線(xiàn)。

CSS3 transition-timing-function 屬性，其語(yǔ)法如下：

transition-timing-function: linear|ease|ease-in|ease-out|ease-in-out|cubic-bezier(n,n,n,n);

總而言之可以用cubic-bezier(n,n,n,n)的形式來(lái)表示全部的屬性值，這里就涉及到貝塞爾曲線(xiàn)（Bézier curve）。

讓我們看看貝塞爾曲線(xiàn)的工作原理。 貝塞爾曲線(xiàn)需要四個(gè)值，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)它需要兩對(duì)數(shù)字。 每對(duì)描述立方貝塞爾曲線(xiàn)控制點(diǎn)的 X 和 Y 坐標(biāo)。貝塞爾曲線(xiàn)的起點(diǎn)有一個(gè)坐標(biāo) (0, 0) ，結(jié)束坐標(biāo)是 (1, 1)。 你可以設(shè)置兩個(gè)對(duì)號(hào)，兩個(gè)控制點(diǎn)的 X 值必須在 [0,1] 范圍內(nèi)，并且每個(gè)控制點(diǎn)的 Y 值可以超過(guò) [0,1] 限制，盡管規(guī)定不清楚多少。

即使每個(gè)控制點(diǎn)的 X 和 Y 值稍有變化，也會(huì)得到完全不同的曲線(xiàn)。讓我們看兩張貝塞爾曲線(xiàn)的圖，兩張圖相近但坐標(biāo)的控制結(jié)點(diǎn)卻不同。

和

如您所見(jiàn)，兩張圖有很大的不同， 第一個(gè)控制點(diǎn)矢量差為 (0.045,0.183) 矢量差，而第二控制點(diǎn)矢量差為 (-0.427, -0.054) 。

第二條曲線(xiàn)的樣式為：

transition: transform 500ms cubic-bezier(0.465, 0.183, 0.153, 0.946);

前兩個(gè)數(shù)字是第一個(gè)控制點(diǎn)的 X 和 Y 坐標(biāo)，后兩個(gè)數(shù)字是第二個(gè)控制點(diǎn)的 X 和 Y 坐標(biāo)。

當(dāng)你在使用動(dòng)畫(huà)的時(shí)候，你應(yīng)該維持 60 幀每秒，否則會(huì)影響用戶(hù)體驗(yàn)。

和世界上的其他事物一樣，動(dòng)畫(huà)也會(huì)有性能的開(kāi)銷(xiāo)。一些屬性的動(dòng)畫(huà)性能開(kāi)銷(xiāo)相比其它屬性要小。例如，為元素的 width 和 height 做動(dòng)畫(huà)會(huì)更改其幾何結(jié)構(gòu)并且可能會(huì)造成頁(yè)面上的其它元素移動(dòng)或者大小的改變，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為布局。我們?cè)谥暗囊黄恼?中更詳細(xì)地討論了布局和渲染。

通常，你應(yīng)該避免動(dòng)畫(huà)觸發(fā)布局或重繪的屬性。 對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)代瀏覽器，這意味著把動(dòng)畫(huà)局限于 opacity 和 transform 屬性。

你可以使用 will-change 知瀏覽器你打算更改元素的屬性，這允許瀏覽器在進(jìn)行更改之前進(jìn)行最適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。但是，不要過(guò)度使用 will-change，因?yàn)檫@樣做會(huì)導(dǎo)致瀏覽器浪費(fèi)資源，從而導(dǎo)致更多的性能問(wèn)題。

will-change 用法如下：

.box {
  will-change: transform, opacity;
}

該屬性在 Chrome, Firefox，Opera 得到很好的兼容。

根據(jù) Google Developer，渲染線(xiàn)程分為 主線(xiàn)程 (main thread) 和 合成線(xiàn)程 (compositor thread)。如果 CSS 動(dòng)畫(huà)只是改變 transforms 和 opacity，這時(shí)整個(gè) CSS 動(dòng)畫(huà)得以在 合成線(xiàn)程 完成（而JS動(dòng)畫(huà)則會(huì)在 主線(xiàn)程 執(zhí)行，然后觸發(fā)合成線(xiàn)程進(jìn)行下一步操作），在 JS 執(zhí)行一些昂貴的任務(wù)時(shí)，主線(xiàn)程繁忙，CSS 動(dòng)畫(huà)由于使用了合成線(xiàn)程可以保持流暢

在許多情況下，也可以由合成線(xiàn)程來(lái)處理 transforms 和 opacity 屬性值的更改。

對(duì)于幀速表現(xiàn)不好的低版本瀏覽器，CSS3可以做到自然降級(jí)，而JS則需要撰寫(xiě)額外代碼。

CSS動(dòng)畫(huà)有天然事件支持（TransitionEnd、AnimationEnd，但是它們都需要針對(duì)瀏覽器加前綴），JS則需要自己寫(xiě)事件。

如果有任何動(dòng)畫(huà)觸發(fā)繪畫(huà)，布局或兩者，則需要 “主線(xiàn)程” 才能完成工作。 這對(duì)于基于 CSS 和 JavaScript 的動(dòng)畫(huà)都是如此，布局或繪制的開(kāi)銷(xiāo)可能會(huì)使與 CSS 或 JavaScript 執(zhí)行相關(guān)的任何工作相形見(jiàn)絀，這使得問(wèn)題沒(méi)有實(shí)際意義。

CSS3有兼容性問(wèn)題，而JS大多時(shí)候沒(méi)有兼容性問(wèn)題。

如果動(dòng)畫(huà)只是簡(jiǎn)單的狀態(tài)切換，不需要中間過(guò)程控制，在這種情況下，css 動(dòng)畫(huà)是優(yōu)選方案。它可以讓你將動(dòng)畫(huà)邏輯放在樣式文件里面，而不會(huì)讓你的頁(yè)面充斥 Javascript 庫(kù)。然而如果你在設(shè)計(jì)很復(fù)雜的富客戶(hù)端界面或者在開(kāi)發(fā)一個(gè)有著復(fù)雜 UI 狀態(tài)的 APP。那么你應(yīng)該使用 js 動(dòng)畫(huà)，這樣你的動(dòng)畫(huà)可以保持高效，并且你的工作流也更可控。所以，在實(shí)現(xiàn)一些小的交互動(dòng)效的時(shí)候，就多考慮考慮 CSS 動(dòng)畫(huà)。對(duì)于一些復(fù)雜控制的動(dòng)畫(huà)，使用 javascript 比較可靠。

原文：

https://blog.sessionstack.com...

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我是小智，公眾號(hào)「大遷世界」作者，對(duì)前端技術(shù)保持學(xué)習(xí)愛(ài)好者。我會(huì)經(jīng)常分享自己所學(xué)所看的干貨，在進(jìn)階的路上，共勉！

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