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深入理解 flex 布局以及计算

起因

对于flex布局,阅读了 大漠老师和其他老师写的文章后,我还是不太理解flexbox是如何弹性的计算子级项目的大小以及一些其他细节。在大漠老师的帮助下,我去查阅flexbox 的 w3c 规范文档

注:本篇博文不适合未接触过flex 布局的人, 如果想了解flex 布局基础。请参考理解Flexbox:你需要知道的一切

对于flex盒模型的设计期望

flex盒模型是被期望设计成

  1. 在任何流动的方向上(包括上下左右)都能进行良好的布局

  2. 可以以逆序 或者 以任意顺序排列布局

  3. 可以线性的沿着主轴一字排开 或者 沿着侧轴换行排列

  4. 可以弹性的在任意的容器中伸缩大小(今天重点研究的主题)

  5. 可以使子元素们在容器主轴方向上 或者 在容器侧轴方向上 进行对齐

  6. 可以动态的 沿着主轴方向 伸缩子级的尺寸,与此同时保证父级侧轴方向上的尺寸

主轴和侧轴

很有必要先向大家解释清楚 3个问题

  1. 什么是主轴
  2. 什么是侧轴
  3. 他们是如何切换的

首先每一根轴都包括 三个东西:维度、方向、尺寸

什么意思呢?

  1. 所谓的维度实际上就是意思就是子元素 横着排还是竖着排(x 轴 或 y 轴)
  2. 方向 即排列子元素的顺序 顺序还是逆序
  3. 尺寸 即width[height] : 每一个子元素在主轴方向所占的位置的总和 如果主轴是水平的,那么尺寸就是父元素内所有item的outerWidth总和,如果主轴是垂直的,那么尺寸就是父元素的outerHeight

主轴是依靠 flex-direction 和 所有子元素在主轴方向上的item-size的总和确定的,flex-direction这个属性可以控制子元素的排列方向和排列顺序

侧轴是依靠 flex-wrap 和 所有子元素在主轴方向上的item-size的总和确定的,flex-wrap 可以控制子元素 在侧轴方向上的排列方式以及顺序

而关于不同种类不同情况下的 item-size 我们会在下面讨论,现在您可以简单将它理解为width[height]

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盗规范中的一张图

为了方便 flex-direction + flex-wrap 合并成了一个属性 flex-flow

通过这个简单而复杂的属性,我们就能够控制所有子元素的水平和垂直方向,逆序排列和顺序,换行和不换行。

主侧轴的切换十分简单,当主轴设定的时候,它的垂直面,就默认被设定成了侧轴

如:

flex-flow: row-reverse wrap-reverse;

这条css 属性能够告诉我们那些信息?

  1. 子元素是横着排列的,主轴是水平的横轴,侧轴是竖直的纵轴
  2. 子元素是逆序并沿着主轴排列的,从右到左
  3. 子元素是换行的
  4. 子元素是逆序并沿着侧轴排列的,从下到上

FFC (flex formatting context)

flexbox 布局新定义了格式化上下文,类似 BFC(block formatting context)

有多类似呢? 就是除了布局和一些细节不同以外的一切规则都和 BFC 是相同的

(注意. 我所指的flexbox 是指设置了 display: flex; 或 display: inline-flex;的盒子 不是指单单设置了 display: flex; 的盒子)

例如,设置了 display: flex; 或 display: inline-flex 的元素,和BFC一样,不会被浮动的元素遮盖,不会垂直外边距坍塌等等

而对于设置了 display: inline-flex 的盒子来说,我们可以类比 display: inline-box; 进行理解 即 一个被行列化后的 flexbox。它不会独占一行,但是可以设置宽和高。

与BFC的细微区别

但需要注意的是以下几点细节,flexbox 布局 和 block 布局是有细微区别的

  1. flexbox 不支持 ::first-line::first-letter 这两种伪元素
  2. vertical-align 对 flexbox 中的子元素 是没有效果的
  3. floatclear 属性对 flexbox 中的子元素是没有效果的,也不会使子元素脱离文档流(但是对flexbox 是有效果的!)
  4. 多栏布局(column-*) 在 flexbox 中也是失效的,就是说我们不能使用多栏布局在flexbox 排列其下的子元素(鱼和熊掌不可得兼嘛)
  5. flexbox 下的子元素不会继承父级容器的宽

flex item(flex 子元素)

css解析器会把 定义了 display: flex; 和 display: inline-flex; 的 flexbox 下的子元素外部装进一个看不见的盒子里,我们通过排列这些盒子来达到排序、布局、 伸缩的目的

规范中把这种盒子 称为 flex item

而子元素中包括了 标签节点 以及 文本节点。

标签节点很容易理解,需要注意的是文本节点。

默认情况下,flex 会将 连续的文本节点 装进 flex-item 之中,使文本可以和标签节点一起排序和定位

值得注意的是,空格也是文本节点,所以 white-space 会影响flexbox 中的布局

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设置了white-space: pre 的flexbox

flex-item-size 如何计算的

item-size(尺寸)为主轴方向上item的 content 再加上自身的margin 、 border 和 padding 就是这个 item 的尺寸。

在规范中 介绍了 flex-item content 的计算方式

分为以下这几种情况

1. flex-basis 的优先级比 width[height]: 非auto; 高

如果子元素没有内容和默认固定宽高,且设置了flex-basis。

flex-item content以flex-basis来决定,无论width[height] 设置了多少。

(可理解为 flex-basis 比 width[height]: 非auto; 的优先级高)

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flex-basis的优先级比width[height]高,无论width[height]设置多少,flex-item content都以flex-basis来决定

2.元素存在默认宽高

如果子元素有默认固定宽高(例如input 标签)、并且设置了 flex-basis,那么它的 content以 固定宽高为下限,如果flex-basis 超过了固定宽高,那么flex-basis则成为其 content,如果flex-basis比固定宽高小,那么以固定宽高为 content。

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对于固定元素的尺寸设定

3.元素存在 min-width[height] 或者 max-width[height]

如果flex-item 有min-width[min-height] 的限制,那么flex-item content按照 min-width 值为下限,如果 flex-basis 的值大于 min-width[min-height] 那么flex-item content以 flex-basis 计算

如果flex-basis 的值小于 min-width[min-height] 那么flex-item content以min-width[min-height] 计算

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如果 min-width[min-height] 的值已经超出了容器的尺寸,那么即使设置了 flex-shrink css解析器也不会进行将这个item的 content shrink,而是坚持保留它的min-width[min-height]

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如果flexbox 设置的min-width 超出了flex container 的范围, 不会对其进行压缩

反之,如果设置了 max-width[height] 的值,那么设置flex-basis 无法超过这个值,对于flex-grow 也仅仅只会增长到 max-width[height] 这个上限。

在下面的章节,我们会仔细讨论这种情况下,布局的计算。

4.width[height]: auto; 优先级等于 flex-basis。

前面提到,如果给item同时设置了width[height] 和 flex-basis的话。flex-item content以flex-basis来决定。 但是实际上默认的 width[height]: auto; 优先级是等于 flex-basis的。

css解析器对比两者的值,两者谁大取谁 作为item的基本尺寸,如果一个item没有内容,flex-item content就会以flex-basis来决定

但是如果item有了内容,且内容撑开的尺寸比flex-basis大,那么flex-item content就会以width[height]: auto; 来决定,且无法被 shrink。反之,如果比flex-basis小,flex-item content就会以flex-basis来决定;

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width: auto; 内容长度比 flex-basis 大,则 flex-item content以内容长度来决定,且无法shrink

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如果 flex-basis 的长度大于文字内容长度,那么flex-item content以 flex-basis 来决定

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同时设置了flex-basis: 800px; 和 width: 1px; flex-item content以 flex-basis 来决定,可以发生shrink

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注意2号盒子我设置了 flex-shrink: 1; 1号盒子和3号盒子我设置了 flex-shrink: 0; 意思就是我将所有的需要shrink的空间都压到了2号盒子上,总共的需要 shrink的空间为 0 * 600 + 1 * 20 + 0 * 100 = -20;而2号盒子只有20的空间,理应被完全shrink变为0,但是值得注意的是2号盒子并没有被完全 shrink,还保留了一个文字的距离。

除此之外,overflow: hidden; 也会影响

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overflow: hidden; 把文字长度限制在了600px; 小于 flex-basis: 700px; 所以flex-item content以flex-basis来决定,可以 shrink

隐藏属性对 items-size 的影响

我针对了 display: none; visibility: hidden; visibility: collapse; transform: scale; 等属性对 items 进行测试

结果如下:

  1. 如果设置了 visibility: hidden; 、 visibility: collapse; 、 transform: scale; 的flex-item content 依然被算进主轴尺寸,css 解析器依然会以他们 flex-grow 、 flex-shrink 将可用空间 或者 负可用空间 分配给他们

  2. 如果设置了display: none; css解析器不会对该item的空间进行计算,也不会对其grow空间

关于position: absolute 对item影响

position: absolute 也是适用 flexbox 中的子元素的,并且,设置了position: absolute属性的子元素,也会受到 flexbox 排列的影响。

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设置了absolute 的子元素重叠在了一起,但是依然会受到 align-items: center; 的影响而居中

对于 flexbox 来说,设置了position: absolute; 并不会对其下的子元素产生任何影响。

我们重点看 flexbox 下的子元素设置了absolute 后有什么结果

根据我做的实验,我得到了如下的结论:

flexbox 下设置了absolute的子元素的位置受3个方面的影响

  1. flexbox 流下面的 justify-contentalign-items
  2. 单个子元素的 topleftrightbottom
  3. 单个子元素的 margin

这里我们不讨论 translate 因为 translate 只是视觉上位置的改变

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设置了absolute 的item 不会影响布局,

如图

其中1 2 3 4 5 号是设置了absolute的item,而 6 7 8 9号是没有设置absolute的item flexbox 我设置了 justify-content: center; 和 align-items: center; 每一个item我都给了 margin: 20px;

  1. 我们可以看到,由于absolute 的原因, 12345号的item 不会影响 6789号的排布 结论:脱离了文档流的 item 不会影响 正常的flex 布局。

  2. 如图上 4号 item, 设置了absolute 但是没有设置 top left 这些值,位置居中偏下 结论:如果对子元素设置了 position: absolute; 属性而没有设置 top left 这些值。子元素受 flexbox 的justify-content: center 、 align-items: center 和 margin 的影响

  3. 如图上1235 号item, 我给他们分别设置 top、left、right、bottom 等值。 5号元素设置了margin-left: 50px; 和 padding-bottom: -999999px; 结论:top、left、right、bottom 等值会覆盖 justify-content: center; 和 align-items: center; 设置的位置,使item 自由定位。margin 自始至终都会影响item的位置,而padding不会(我试过padding 设500px 的情况,padding 会影响item的大小)

  4. 如果对上图 12345号item 不设置 top、left、right、bottom 等值。 对父级的 justify-content 和 align-items 设置center以外的其他值的话

    • 如果设置了 flex-start 所有元素不分开,定位在 主轴起点

    • 如果设置了 flex-start 所有元素不分开,定位在 主轴终点

    • 如果设置justify-content: space-around;效果等同于center,即所有的元素叠在一起居中,且items不会产生间隔

    • 如果设置了 justify-content: space-between; 效果等同于 flex-start, 且items不会分开

    • 如果设置了 align-items: flex-start; 所有元素不分开,定位在 侧轴起点

    • 如果设置了 align-items: flex-end; 所有元素不分开,定位在 侧轴终点

    • 如果设置了 align-items: stretch 、 baseline; 也是没有任何效果, items 不会跟随侧轴拉伸 或是 根据baseline 对齐

  5. 如果对单个item 设置 align-self,除了 flex-start 、 flex-end 、 center 有效之外,其他都失效

通过上面一系列的测试我们可以清楚的认识到 justify-content、align-items 和 top、left、right、bottom 都是位置属性,而且 top、left、right、bottom 会覆盖justify-content和align-items的值 (以上前提是一定要设置position: absolute 不然 top、left、right、bottom 无效)

而 margin 的优先级是和 top、left、right、bottom 一样的,也就是说 margin 和 top、left、right、bottom 所设置的值会同时生效

优先级排序为: margin = justify-content 、 align-items > top、left、right、bottom

flex-basis、flex-grow、flex-shrink 以及相应的计算

flex-basis、flex-grow、flex-shrink是FFC下特有的属性,只有父级元素设置了 display: flex; inline-flex; 才会生效,并且只针对主轴方向生效

如果 主轴是水平的,即 flex-direction: row; 那么 flex-basis、flex-grow、flex-shrink 控制的就是单个item的宽度

如果 主轴是垂直的,即 flex-direction: column; 那么 flex-basis、flex-grow、flex-shrink 控制的就是单个item的高度

而flex-grow 和 flex-shrink 是用于 主轴方向上对 (负)可用空间 进行伸缩的

这要分两种情况,换行或者不换行

1.如果 flex-wrap: nowrap; 即不换行。

那么所有items 都会在主轴方向上的一条线上排列,css解析器会计算 items 在主轴方向上所占的空间 相对于 flexbox 在主轴方向的所占的空间进行比较计算

如果 items 所占的空间是小于flexbox的 那么说明flexbox 还没有填满,css解析器就会计算还有多少空间没有填满,根据每一个item所设置的flex-grow 设置的值,将这些空间分配按比例分配给每一个item

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可用空间

如果 items 所占的空间是大于flexbox的 那么说明flexbox 被填满了,css解析器就会计算超出了多少空间,根据每一个item所设置的flex-shrink 设置的值,将这些空间分配按比例缩小每一个item

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超出的空间

那么css解析器在这种情况下是怎样计算的呢?上一章我们劳神费力理解的item-size终于派上用场了

flex-grow计算流程是:

可用空间 = 将flexbox-content - 每个item-size的总和

将每一个item所设置的 grow 全部加起来,将可用空间除以grow,得到单位分配空间

根据每一个item 设置的 grow 来算,如果一个item 的grow 为 2,那么 这个 item 在主轴上的尺寸就需要延伸 2*单位分配空间的大小

那么 每一个 item 就需要在原基础上 加上被分配的大小 就完成了grow

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分配前

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分配后

简单理解就是,将超出的部分,可能多,也可能少,根据 grow 来分配成 x 份,在根据每个 item 所设置的份数,将相差的部分分割给每一个item

注意:flex-shrink 的计算流程和flex-grow的计算流程不同

flex-shrink计算流程是:

先讲所有项目 按照 flex-shrink * item-size 的方式加起来 得到一个加权和

然后计算出 每一份 item 的 shrink比例

shrink比例 = flex-shrink * item-size / 之前的总和;

然后计算 子元素超出父级的部分(负可用空间),每一个item 减去这个 shrink比例 * 负可用空间即可

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shrink前

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shrink后

2. 如果flex-wrap: wrap[wrap-reverse]; 即换行

那么items 都会先在主轴方向上的多条线上排列,css解析器先会计算 每一条线 在主轴方向上尺寸 相对于 flexbox 容器的width[height]进行比较计算,每条线之间互不干扰

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未分配之前

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平均分配后

由于在一行内 如果item-size 累加超过了flexbox 的尺寸就会另起一行进行排列,所以在这种情况下,不会存在 shrink 的情况,而只有 grow 的情况

max-width[height] 情况下 flex-grow 的计算流程

由于可能存在某一个或多个item 设置了有max-width[height]

所以,css引擎会先进行一次分配,分配后,统计那些有max-width[height]的items, 分配后是否有超出的剩余空间,然后对这些剩余空间再分配给那些没有设置max-width[height]的item

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再分配流程

min-width[height] 情况下 flex-shrink 的计算流程

由于可能存在某一个或多个item 设置了有min-width[height]

所以,css引擎会先进行一次 shrink, shrink后,统计那些有min-width[height]的items, shrink后是否有的剩余的未 shrink空间,然后对这些剩余空间再分配给那些没有设置min-width[height]的item

注意:第一次 shrink的算法和第二次分配未 shrink剩余空间的算法不同!

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总结

flexbox 布局很棒。免去了我们大量关于适配方面的工作,但是深入理解,并用好它还是需要一点门槛的。 再次感谢 @大漠老师 的鼎力帮助,谢谢。

感谢

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