z-index和transform你真的了解吗?
堆叠上下文
z-index和transform是CSS中的属性,但很少同学将二者联系到一起,感觉他们八杆子打不上。事实真的是这样吗?如果你也不能确认,这篇文章就值得你花点时间阅读。因为阅读完了,你会有所收获的。
在开始今天的主题之前,先得回忆一下CSS中的Stacking Context(堆叠上下文)。因为只有了解清楚了这个概念,才能更好的了解下面的内容。
任何HTML文档默认的堆叠上下文都是<html>元素。因此,除非创建新的堆叠上下文。默认情况下,元素的堆叠顺序相对于页面内的其他元素。在一个未做堆叠顺序更换的页面中,其顺序就是根据HTML中的元素出现的先后顺序来决定,先出现的在底下,后出现的在顶部。用数字来表示的话是就1,2,3,4,...,n这样的顺序。
第二个div做了一个margin-top的-50px,可以看到第二个div遮住了第一个div。那么怎么才能改变默认的堆叠顺序呢?
先把结论给大家抛出来,在CSS中可以使用z-index和transform可以改变元素的堆叠顺序。但也可能会导致一些奇怪的情况,比如具有较大的z-index的元素并不总是位于具有较低z-index元素的上方。比如,在一些情况之下,同时使用z-index和transform会让z-index失效等。
CSS中会产生新的层情况还有很多种:
当一个元素位于HTML文档的最外层(
<html>元素)当一个元素被定位了并且拥有一个
z-index值(不为auto)当一个元素被设置了
opacity,transforms,filters,css-regions,paged media等属性flex item,也就是父元素的display设置了flex或者inline-flex值,早期的box值不行grid item,也就是父元素的display设置了grid或者inline-grid值isolation:isolate元素的
mix-blend-mode值不为normal元素的
overflow-scrolling值不为touch元素的
filter值不为none元素的
perspective值不为none元素的
motion-path值不为none
三维空间
Web中的任何元素都存在于一个三维空间中,除了大家熟知的平面画布中的x轴和y轴之外,还有控制第三维度的z轴,如下图所示:

在CSS中使用margin,float、offset这些属性,可以控制元素在x轴和y轴上的表现。而z轴上的表现形式可以通过z-index和transform来控制。
如何控制z轴
前面也说了,控制z是通过z-index和transform来实现的。先简单的了解一下这两种控制z轴的方法。
通过z-index控制z轴,需要配合position属性,且position的属性值为relative、absolute、fixed和sticky时。并且给z-index显式的设置数值,数值越大,其层级越高。简单点说,数值越高,元素越在顶上。

transform可以通过它的translateZ()来改变元素的层叠顺序,其值越大,越在顶层,离屏幕越近。不过通过transform:translateZ()改变元素z轴的层级,必须在元素的父元素中显示的设置transform-style: preserve-3d或者在transform中显示的设置perspective()。如下所示:

有关于z-index和transform更多的教程可以阅读下面这些文章:
z-index 和 translate3d
特别声明:接下来的内容挑选于@凹凸实验室的《探究transform动画元素的z-index》一文。此文章详细讲解了transform和z-index在一起使用将会发生的状况。
在一次需求中,需要做出三张卡牌走马灯式滚动的效果,由于在前面的一张卡牌需要挡住后面的卡牌,自然而然地就用z-index使前面的卡牌显示在最上面,配以transform动画让“走马灯”滚起来,在开发过程中,在 PC 侧 Chrome 中表现良好,在本人手机浏览器中也表现良好,最后测试时却发现,在微信客户端或 QQ 客户端中打开页面出现问题,“走马灯”滚动时,卡牌先通过transform就位后,才把z-index设置较大的卡牌置于上面,感觉上非常的不流畅。
究其原因,发现这是某些浏览器的渲染规则,涉及到 stacking context 的概念,transform的元素会创建新的 DOM,层级会在普通元素的上面,除了transform,还有哪些情况会创建新 stacking context呢?

很明显,红色div都在绿色div上面了,说明真的有创建了个更高层级的 stacking context。再做进一步测试,我给两组的div都加了position:relative;z-index:1;,结果绿色的都在上面了,手机微信上也一样,这能不能说明z-index对层级的影响大于transform和opacity呢。
至于transform变换的时候会让z-index“临时失效”,其实并非z-index失效了,只是z-index被用在不同的 stacking context 上,而非在默认的 context 上同等地比较层级了。所以 DOM 在transform的工程中,DOM 处于一个新的 stacking context 里,z-index也是相对于这个 stacking context 的,所以表现出来的实际是 stacking context 的层次,动画一结束,DOM 又回到默认的 context 里,这时的z-index才是在同一个 context 上的比较。
那该用什么方法来控制卡牌的层级,又能让动画流畅地表现呢,当然是translate3d中的z-axis,很多时候我们并不知道它是用来做什么的,平常用得最多的只是它的x-axis和y-axis
现在可以来理解下perspective和translate3d的关系,perspective可以比作镜头和 DOM 的距离,实际上设置多少都没影响,因为它通过跟z-axis上的数值比例来影响样式,它更像是一个刻度,而translate3d的z-axis则表示了 DOM 和屏幕的距离。假定镜头跟屏幕的距离固定了,z-axis越大,DOM 逐渐远离屏幕,靠近镜头,这时 DOM 看起来也就越大,当z-axis大于或等于perspective时,DOM元素已经在我们镜头的后面了,所以也就看不到它了。

现在也就好理解为什么perspective和translate3d能够影响 DOM 的层级了,它们在屏幕和镜头之间的距离不同,所以就有了层次,移动端设备很好地表现了这个结论,但在 PC 的 Chrome 上测试则不然,我们仍需要z-index才会表现出我们需要的 层次关系。
transform变换z-index层级渲染异常
在一些浏览器或设备上,当transform和z-index在一起使用时会发生异样,造成z-index失灵。至于为什么会失灵,以及如何解决,这里就不多讲了。如果您对这方面的感兴趣,可以看看@张鑫旭大师写得一篇文章《Safari 3D transform变换z-index层级渲染异常的研究》。
文章总结了两种解决方案:
方法1:父级,任意父级,非
body级别,设置overflow:hidden可恢复和其他浏览器一样的渲染方法2:以毒攻毒。也可以使用3D transform变换
至于怎么使用3D Transform,大家还是移步看张大师是怎么分析的。
何时使用Transform来实现z-index
在介绍z-index和translate3d一节中,我们也了解到了,有时候设置z-index来控制z轴并不有效,张大师文章也提到过,它们在一起使用时,有时候会使用z-index失灵。其实还有一个现象,大家可能平时并没有注意到。
当你通过z-index配合伪元素::before或者::after时让其z轴在元素的底部,特别是碰到大的元素渲染(比如全屏背景图),会直接影响性能,特别是在移动端,会造成客户端闪退,也就是大家所说的Crash,给用户造成非常不好的体验。
缩合上面的几个现象(当然可能还有很多我自己没有发现的),我们可以抛弃z-index来控制z轴的顺序,而是直接通过transform中的translateZ()或者translate3d()来控制z轴的顺序。
单独使用z-index或者transform中的translateZ、translate3d(),或许你都不会想到他们之间有这么多的故事,甚至更没有想到在实际业务中通过transform来替代z-index来控制元素的z轴的顺序。那么这篇文章介绍的就是这两者之间的故事,以及如何通过transform来控制元素z轴的顺序。
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