03月07, 2017

用60行代码实现JavaScript动画序列播放

原文:https://www.h5jun.com/post/sixty-lines-of-code-animation.html

最近在给学生上课,上周六的第一堂课是关于 JavaScript 动画的内容,其中包括一些简单的动画,比如匀速或者匀加/减速的运动,也包括复杂一些的组合动画。而动画的基本原理,在我之前的文章已经有了详细的介绍。在这里,我想谈一谈的是,我们可以如何针对现代浏览器设计更加简单的 API,来实现动画的序列播放。

基于 Promise 的动画库

所谓的动画序列,也就是说可以在上一段动画播放结束之后进行下一段动画的播放,这样可以方便用多段动画实现各种不同的复杂效果。而我们不难想到,要实现这个目的,将动画接口实现成 Promise 是一个非常好的方案:

基于 Promise 的循环圆周运动

上面这个例子,在支持 async/await 的现代浏览器中代码非常简洁和优雅。如果要兼容旧的浏览器,也并不复杂,只需要针对 es6-promise 做 polyfill 或引入第三方库即可。再来看一个例子:

小球沿矩形框运动

有了 Promise,像这样的序列运动非常简单。那么要实现这个动画库,具体该怎么做呢?

具体实现

其实整个库实现起来并不复杂,只需要将基础动画封装为 Promise 就可以了。

不过在这里,为了兼容老版本的浏览器,我们先对一些基础函数进行封装:

function nowtime(){
  if(typeof performance !== 'undefined' && performance.now){
    return performance.now();
  }
  return Date.now ? Date.now() : (new Date()).getTime();
}

我们说动画是关于时间的函数,因此我们需要一个简单的获取时间功能。在新的 requestAnimationFrame 规范中,frame 回调的参数 timestamp 是一个 DOMHighResTimeStamp 对象,它比 Date 的计时要更精确(可以精确到纳秒)。因此获取时间我们优先使用 performance.now(),如果浏览器不支持 performance.now(),我们再降级使用 Date.now()。

接下来,我们对 requestAnimationFrame 进行 polyfill:

if(typeof global.requestAnimationFrame === 'undefined'){
  global.requestAnimationFrame = function(callback){
    return setTimeout(function(){ //polyfill
      callback.call(this, nowtime());
    }, 1000/60);
  }
  global.cancelAnimationFrame = function(qId){
    return clearTimeout(qId);
  }
}

然后,是具体的 Animator 实现:

function Animator(duration, update, easing){
  this.duration = duration;
  this.update = update;
  this.easing = easing;
}

Animator.prototype = {

  animate: function(){

    var startTime = 0,
        duration = this.duration,
        update = this.update,
        easing = this.easing,
        self = this;

    return new Promise(function(resolve, reject){
      var qId = 0;

      function step(timestamp){
        startTime = startTime || timestamp;
        var p = Math.min(1.0, (timestamp - startTime) / duration);

        update.call(self, easing ? easing(p) : p, p);

        if(p < 1.0){
          qId = requestAnimationFrame(step);
        }else{
          resolve(self);
        }
      }

      self.cancel = function(){
        cancelAnimationFrame(qId);
        update.call(self, 0, 0);
        reject('User canceled!');
      }

      qId = requestAnimationFrame(step);
    });
  },
  ease: function(easing){
    return new Animator(this.duration, this.update, easing);
  }
};

module.exports = Animator;

Animator 构造的时候可以传三个参数,第一个是动画的总时长,第二个是动画每一帧的 update 事件,在这里可以改变元素的属性,从而实现动画。update 事件回调提供两个参数,第一个是 ep,是经过 easing 之后的动画进程,第二个是 p,是不经过 easing 的动画进程,ep 和 p 的值都是从 0 开始,到 1 结束。(为什么要使用 ep 和 p,在前一个动画教程里已经说明了。)

Animator 有一个 animate 的对象方法,它返回一个 promise,当动画播放完成时,它的 promise 被 resolve,使用者还可以在 promise resolve 前调用 cancel 方法,这样它的 promise 会被 reject。

于是这样,很简单地我们就通过将 animator 封装为带有返回 Promise 接口的方法,实现了动画序列。它的实现虽然简单,但功能却是很强大的,用它实现的动画代码也很优雅:

弹跳的小球

我们还提供了一个 ease 方法(0.2.0+版),能够传入新的 easing,并返回新的 Animator 对象,这样我们就可以在原动画的基础上扩展我们的动画效果:

镜像的贝塞尔曲线动画

用 CSS3 如何?

的确,许多动画可以用 CSS3 来实现。不过 JavaScript 动画与 CSS3 动画有其不同的特点和使用场景。总体来说, CSS3 动画适用于任何纯展现效果的简单动画。虽然它也能提供基本的动画组合方法(有 animationEnd 时间,但标准化较晚),但操作起来依然不方便,而且还需要 JavaScript 来控制。有些动画库用降级的方式,能采用 CSS3 动画的采用 CSS3 动画,不能的自动降级为 JavaScript 动画,这不失为一种好方式,但也有利有弊。因为 CSS3 动画是绑定为操作元素属性的,而 JavaScript 更灵活一些。就像我们这个封装的动画库,其实提供的是更底层的 API,操作的只是时间进度,并没有耦合任何元素、属性或者其他展示类的东西,因此它完全可以用来操作 DOM、Canvas、SVG、音频/视频流甚至是其他异步动作。另外,如果在动画过程中需要有其他一些精细的动作处理,也还是应该使用 JavaScript 动画而不是 CSS3 动画。

总结

使用 Promise 实现的简单动画库,能够很好地执行组合的时序动画,配合 async/await 代码实现简洁且优雅,同时还具有非常好的扩展性,能够组合出非常强大的动画效果。我相信这将成为未来浏览器上 JavaScript 动画的主要实现方式。

本文链接:http://www.75team.com/post/sixty-lines-of-code-animation

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