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：

在任何流动的方向上(包括上下左右)都能进行良好的布局
可以以逆序或者以任意顺序排列布局
可以线性的沿着主轴一字排开或者沿着侧轴换行排列
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）
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
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

什么是主轴
什么是侧轴
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？

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）
方向即排列子元素的顺序顺序还是逆序
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]。

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？

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
子元素是逆序并沿着主轴排列的，从右到左
子元素是换行的
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;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

Flexbox 不支持 ::first-line和 ::first-letter这两种伪元素
vertical-align对 Flexbox 中的子元素是没有效果的
float和 clear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！)
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）
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：

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)

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。

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：

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]：

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：

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

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

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

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

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：

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
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。

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：

flexbox 流下面的 justify-content和 align-items
单个子元素的 top、left、right、bottom
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：

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;：

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。
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
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）
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
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。

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

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：

分配前

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：先将所有项目按照 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：

shrink前

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:

未分配之前

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

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！