CSS魔法堂：你真的理解z-index吗？

一、前言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

  假如只是开发简单的弹窗效果，懂得通过z-index来调整元素间的层叠关系就够了。但要将多个弹窗间层叠关系给处理好，那么充分理解z-index背后的原理及兼容性问题就是必要的知识储备了。本文作为对W3C Recommendation-Layered presentation学习后整理的笔记，以便日后查阅。

  由于将英文名词翻译为中文名词容易产生歧义（如Normal flow被翻译为文档流），因此本文将直接采用原英文名词，而涉及到的英文名词解释如下：

  non-positioned element：无CSS定位的元素，也就是position: static的元素。

  positioned element：CSS定位的元素，也就是position: relative/absolute/fixed的元素。

  box：文档树由element组成，渲染树由box组成，实际进行元素大小、布局渲染操作的对象是box
进行而不是element。box由element对应生成（也有是anonymous
box不是由element对应生成，而是渲染器根据规则自动生成），non-positioned element对应的是non-position
box，positioned element对应的是position box。

  z-axis：box定位坐标系中的z轴。

  stacking context：层叠上下文，z-axis的基本组成单位。box与stacking context的映射关系为N:1。每个stacking context有一个父context（除了root stacking context外）和0~N个子context。

  root stacking context：与根box（html/body对应的box）对应的层叠上下文，是其他stacking context的祖先context，root stacking context的范围覆盖整条z-axis。

  stack level：层叠等级，当N个box位于同一个stacking context中，则通过stack level来决定它们位于z-axis上的位置。注意：stack level为相对值而非如px那样为绝对值。

二、图解分层显示                                                                          

 
其实我们常接触到的z-index只是分层显示中的一个属性而已，而理解z-index背后的原理实质上就是要理解分层显示原理。下面我们通过一个示例来
认识一下分层显示涉及的对象和属性（z-axis、(root) stacking context、box、stack
level）以及它们之间的关系。

HTML Markup

<style type="text/css">
  div{position:relative;}
</style>
<body>
  <div id="d1" style="z-index:10;">
    <div id="d4" style="z-index:-9999;"></div>
  </div>
  <div id="d2" style="z-index:8;"></div>
  <div id="d3" style="z-index:9;"></div>
  <p id="p1"><p>
</body>

说明：

      1. 在构造渲染树时会为element生成对应的box，所以div#d1->d1:box,div#d2->d2:box,div#d3->d3:box,div#d4->d4:box,p#p1->p1:box。

      2. 对于positioned box而言，若z-index属性值不是0，则会创建一个新的stacking context，并且其子孙box将属于这个新stacking context。

      3. 同一个stacking
context的z-index才具有可比性，也就是说在讨论z-index时必须带说明是哪个stacking
context下的z-index。如示例般，虽然-9999比10小，但由于d4:box和d1:box位于不同的stacking
context，因此无法判断哪个box更靠近用户。

三、层叠规则　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

  层叠规则就是决定到底哪个box更靠近用户。

  1. 前提：boxes属于同一个stacking context，并且z-index相同

      规则：按照box对应的element在文档树的顺序，后者比前者更靠近用户（back-to-front）

<!-- 两种情况下，d2均排在d1的后面，因此d2在z-axis上位于d1的上面 -->
<div id="d1">
  <div id="d2">
  </div>
</div>

<div id="d1">
</div>
<div id="d2">
</div

 2. 前提：boxes属于同一个stacking context，并且z-index不同

      规则：z-index属性值大的box更靠近用户

<!-- d1的z-index为12，而d2的z-index为0，所以d1在d2的上面 -->
<div id="d1" style="position:relative;z-index: 12;">
</div>
<div id="d2" style="z-index: 0;margin-top:-20px;">
</div

  3. 前提：boxes属于不同的stacking context，并且stacking contexts没有祖孙/父子关系

      规则：boxes会向上沿着父box进行搜索，直到父boxes属于同一个stacking context为止，然后比较父boxes的z-index属性值，z-index属性值大的box更靠近用户。

<div>
  <div id="d1" style="position:relative; z-index:10;">
    <div id="d4" style="background:red; width:100px; height:100px;position:relative; z-index:9999;">d3</div>
  </div>
  <div id="d2" style="background:blue; width:50px; height:50px; position:relative; top: -120px; z-index:9;">d2</div>
  <div id="d3" style="background:green; width:50px; height:50px; position:relative; top: -80px; position:relative; z-index:11;">d3</div>
</div>

  4. 前提：boxes属于不同的stacking context，并且stacking contexts为祖孙/父子关系

      规则：属于子stacking context的box必定更靠近用户

<div style="background:blue; width:100px; height:100px; position:relative; z-index:10;">
  <div style="background:red; width:50px; height:50px; position:relative; z-index:-10;"></div>
</div>

  5. 前提：boxes属于相同的stacking context，并且两者都是non-positioned element。

      规则：float:left|right的元素必定更靠近用户

四、z-index的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

  啰嗦一句：同一个stacking context的z-index才具有可比性，也就是说在讨论z-index时必须带说明是哪个stacking context下的z-index。

  它有两个作用：1. 设置box在其所属的stacking context下的stack level；

                      2. 当z-index属性值非0时，则在该box中创建一个新的stacking context，而该box的子孙box默认属于这个新stacking context。

  注意：z-index的默认值为auto，自动赋值为0。因此默认情况下不会创建新的stacking context。

  z-index生效的阀门

    z-index属性值仅对positioned box生效，而non-positioned box的z-index永远为0。

    也许你会举出如下反例：

<div id="d1" style="z-index:10;"></div>
<script type="text/javascript">
  console.log(window.getComputedStyle(document.getElementById('d1'))['zIndex']); // 输出10
</script>

    但抱歉的是，上面获取的是non-positioned element div#d1的z-index属性值，而不是non-positioned box的z-index属性值。

    对于positioned element，它会将z-index赋予给对应的positioned box，而non-positioned element则不会。

五、兼容性问题——IE6/7的诡异行为　　　　　　　　　　　　　　　　

  IE6、7中并非当positioned box并且z-index不为0时才创建stacking context，而是positioned box就会创建stacking context。

<style>
    .parent{width:200px; height:200px; padding:10px;}
    .sub{text-align:right; font:15px Verdana;width:100px; height:100px;}
    .lt50{left:50px;top:50px;}
</style>

<div style="position:absolute; background:lightgrey;" class="parent">
  <div style="position:absolute;z-index:20;background:darkgray;" class="sub">20</div>
  <div style="position:absolute;z-index:10;background:dimgray;" class="sub lt50">10</div>
</div>

<div style="position:absolute;left:80px;top:80px;background:black;" class="parent">
  <div style="position:absolute;z-index:2;background:darkgray;" class="sub">2</div>
  <div style="position:absolute;z-index:1;background:dimgray;" class="sub lt50">1</div>
</div>

  符合W3C标准的渲染效果：

  IE6、7下的渲染效果：

六、总结　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

  若有纰漏请大家指正，谢谢！