一篇文章為你詳解GPU加速

眾所周知，網頁不僅應該被快速加載，同時還應該流暢運行，比如快速響應的交互，如絲般順滑的動畫……

一。 GPU 加速能做什么？

首先我們要了解什么是 16ms 優化

大多數設備的刷新頻率是 60 次/秒，（1000/60 = 16.6ms）也就說是瀏覽器對每一幀畫面的渲染工作要在 16ms 內完成，超出這個時間，頁面的渲染就會出現卡頓現象，影響用戶體驗。

瀏覽器在一幀里面，會依次執行以下這些動作。減少或者避免 layout，paint 可以讓頁面不卡頓，動畫效果更加流暢。

1。 JavaScript：JavaScript 實現動畫效果，DOM 元素操作等。

2。 Style（計算樣式）：確定每個 DOM 元素應該應用什么 CSS 規則。

3。 Layout（布局）：計算每個 DOM 元素在最終屏幕上顯示的大小和位置。由于 web 頁面的元素布局是相對的，所以其中任意一個元素的位置發生變化，都會聯動的引起其他元素發生變化，這個過程叫 reflow。

4。 Paint（繪制）：在多個層上繪制 DOM 元素的的文字、顏色、圖像、邊框和陰影等。

5。 Composite（渲染層合并）：按照合理的順序合并圖層然后顯示到屏幕上。

利用 GPU 加速優先使用渲染層合并屬性，避免 layout，paint。

從上圖可以看出，可以通過改變元素的 transform 實現移動，伸縮變換而非改變物體的 left，top，width，height 避免 layout，paint。讓動畫效果更加流暢。

優化

二。 GPU 是什么，如何用 Chrome devtools 進行分析 debug？

瀏覽器渲染一個頁面大致是按照下面這個步驟執行。

1。 獲取 DOM 并將其分割為多個層（RenderLayer）

2。 將每個層柵格化，并獨立的繪制進位圖中

3。 將這些位圖作為紋理上傳至 GPU

4。 復合多個層來生成最終的屏幕圖像（終極 layer ）。

Chrome 開啟查看 renderlayer

按上面的步驟之后，即可看到

1。 黃色邊框：有動畫 3d 變換的元素，表示放到了一個新的復合層（composited layer）中渲染

2。 藍色的柵格：這些分塊可以看作是比層更低一級的單位，這些區域就是 RenderLayer

打開一個頁面，如果該頁面的黃色邊框很多，那么肯定要查看一下原因了

Chrome 查看 layer

打開 timeline 進行錄制，選中 timeline 的某一幀，然后選擇下面的 layer ，可以左右拖動該模塊出現 3d。

我們可以看到一個頁面實際是像下面一樣組成的

從上圖不難理解，雖然我們最終在瀏覽器上看到的只是一個復印版，即最終只有一個層。類似于PhotoShop軟件中的“圖層”概念，最后合并所有可視圖層，輸出一張圖片到屏幕上。但實際上一些dom會因為一些規則被提升成獨立的層（開啟 GPU 加速），一旦被獨立出來之后，便不會再影響其他dom的布局，因為它改變之后，只是“貼上”了頁面。

根據這個優點，我們可以把頁面中一些布局經常變換的dom（動畫）提升到獨立的層。那么，瀏覽器在之后的 16ms 中，只需進行下面的幾個步驟。

三。 如何開啟 GPU 加速？

目前下面這些因素都會引起Chrome創建合成層：

1。 3D 或透視變換（perspective，transform） CSS 屬性

2。 使用加速視頻解碼的video元素

3。 擁有 3D （WebGL） 上下文或加速的 2D 上下文的 canvas 元素

4。 混合插件（如 Flash）

5。 對自己的 opacity 做 CSS 動畫或使用一個動畫 webkit 變換的元素

6。 擁有加速 CSS 過濾器的元素

7。 元素A有一個 z-index 比自己小的元素B，且元素B是一個合成層（換句話說就是該元素在復合層上面渲染），則元素A會提升為合成層。

上面7點都非常容易理解，在日常開發中，最容易出現問題的是第7點

四。 GPU 加速隱藏的坑–隱式合成

元素A有一個 z-index 比自己小的元素B，且元素B是一個合成層（換句話說就是該元素在復合層上面渲染）

拿實際項目舉個栗子，我們按照上面的步驟開啟 layer borders

尚未給上圖右手添加高層級的 z-index 時，整個頁面在移動端打開后閃退。而添加了 z-index 之后，頁面正常顯示，不閃退了。

仔細看上面的 gif ，僅僅改變了 z-index ，就會改變大批數量的層（黃色邊框）

為什么 z-index 力量這么大？

我們來看一個栗子，B 在做動畫，理所當然把B提到單獨的合成層。減少重繪。

按照上圖，我們遇到一個邏輯問題，元素B應該在單獨的合成層上，并且屏幕的最終圖像應該在 GPU 上組成。但是A元素在B元素的頂部，我們沒有指定提升A元素自身層級的東西。那么瀏覽器會做什么？它將強制為元素A創建一個新的合成圖層。

這樣，A和B都被提升到單獨的復合層。

因此，使用 GPU 加速提升動畫性能時，最好給當前動畫元素增加一個高一點的 z-index 屬性，人為干擾復合層的排序，可以有效減少 Chrome 創建不必要的復合層，提升渲染性能。

注意：GPU 不僅需要發送渲染層圖像到 GPU ，而且還需存儲它們，以便稍后在動畫中重用。別盲目創建渲染層，一定要分析其實際性能表現。因為創建渲染層是有代價的，每創建一個新的渲染層，就意味著新的內存分配和更復雜的層的管理。對于使用移動設備的用戶來說是很坑的。移動設備沒有臺式機那么多的內存。過多的 GPU 加速會引起頁面卡頓甚至閃退。

找到 layers，點擊當前層，在右邊查看占用的 memory（內存）

總結

整篇文章介紹了下面幾個部分

● GPU 加速能做什么

● GPU 是什么，如何用 Chrome devtools 進行分析 debug？

● 如何開啟 GPU 加速？

● GPU 加速隱藏的坑–隱式合成