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/float/absolute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z-axis、(root) stacking context和box的关系

其实z-index只是分层显示中的一个属性而已，下面我们通过一个示例来认识一下分层显示涉及的对象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>

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！

CSS魔法堂：你真的理解z-index吗？

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