「Web Animation API 专题」纯手工撸一个图片随机移动的动画

Web Animation API 介绍

当我们谈及网页动画时,自然联想到的是 CSS3 动画、JS 动画、SVG 动画 等技术以及 jQuery.animate() 等动画封装库,根据实际动画内容设计去选择不同的实现方式,然而,每个现行的动画技术都存在一定的缺点,如 CSS3动画必须通过JS去获取动态改变的值,一个动画效果分散在css文件和js文件里不好维护,setInterval 的时间往往是不精确的而且还会卡顿,引入额外的动画封装库也并非对性能敏感的业务适用。

Web Animation API 的历史也应该有几年了,但是每当做动画效果时,笔者就是依赖各种库,很少想着去原生实现,最终造成了我们的项目各种依赖库,体积也不断变大,性能如何也不得而知,作为前端开发的我们多么希望原生的JS去支持通用的动画解决方案, Web Animation API 可能就是一个不错的解决方案。

W3C 提出 Web Animation API(简称 WAAPI)正缘于此,它致力于集合 CSS3 动画的性能、JavaScript 的灵活、动画库的丰富等各家所长,将尽可能多的动画控制由原生浏览器实现,并添加许多 CSS 不具备的变量、控制以及或调的选项。它为我们提供了一种通用语言来描述DOM元素的动画,主要方法有:Animation,KeyframeEffect,AnimationEvent,DocumentTimeline,EffectTiming。关于这个API的详细介绍,可以参照MDN的这篇文档,链接地址:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Web_Animations_API。

使用Web Animations API,我们可以将交互式动画从样式表移动到JavaScript,将表示与行为分开。我们不再需要依赖DOM的技术,例如编写CSS属性作用于元素以控制方向。为了构建自定义动画库和创建交互式动画,Web Animations API可能是完成工作的完美工具,你无需借助第三方动画库,就可以轻松实现一个效果不错的动画。

为了让大家对这个API有个清晰的认识,笔者在接下来的系列文章里,用五六个例子让大家理解这个API,今天笔者将用此API实现一个随机移动的图片开始进行介绍,比如用这个效果我们可以制作一个随机飘浮移动的广告位,游戏里随机走动的怪物等等,本例中的特点就是为了体现Web Animation API的灵活性和强大性,我没有引用任何第三方类库,比如(JQ)以及也没有使用setTimeout和requestAnimationFrame()函数。

本篇文章预计时间 5 分钟

动画效果

开始前,我们先来看看完成后的动画效果,示例如下效果:

页面布局

无论图片怎么随机移动,我们都希望在指定的容器里,而不是漫无边际,首先我们在html页面定义容器:

<div id="container">
</div>

接下来定义容器的样式:

body {
    margin: 0;
}
div#container {
    height:500px;
    width:100%;
    background: #C6CEF7;
}
#target {
    position: absolute;
    filter: drop-shadow(-12px 12px 7px rgba(0,0,0,0.5));
}

脚本部分

获取容器

var container = document.getElementById("container");

加载动画

为了更加直观性,我选择一个走动的gif图片,由于图片的加载需要一些时间,为了不破坏动画的连贯性,确保图片加载完了我们在执行动画,相关代码如下:

var target = document.createElement("img");
target.id = "target";
target.onload = function() {
    floatHead();
}
target.src = "walk.gif";
container.appendChild(target);

大家都看到了,onload部分我们加载了floatHead()函数,接下来我们来进行相关实现,此函数主要包含以下功能:创建一个随机位置,计算移动时间,封装移动动画。

随机位置

我们利用Math.floor函数实现了其随机位置的变化,示例代码如下:

function makeNewPosition() {
    var containerVspace = container.offsetHeight - target.offsetHeight,
    containerHspace = container.offsetWidth - target.offsetWidth,
    newX = Math.floor(Math.random() * containerVspace),
    newY = Math.floor(Math.random() * containerHspace);
    return [newX, newY];
}

这里的随机位置,我们返回了一个数组,描述的是图片相对容器的位置,即top,left。这里你需要理解offsetHeight,offsetWidth,可理解为div的可视高度或宽度,样式的height或Width+上下padding或左右padding+上下border-width或左右border-width。

计算时间

动画是有时间属性的,我们进行位置的移动,需要花多久时间,假设运动速度为0.1个单位/毫秒。这个函数包含两个数组:prev为当前目标的原始X和Y位置,next为移动目标的位置。此函数没有进行进行精确的距离计算,只是判断了x和y轴上移动的距离大小用最大的距离除以速度,示例代码如下:

function velocity(prev, next) { 
    var x = Math.abs(prev[1] - next[1]),
    y = Math.abs(prev[0] - next[0]),
    larger = x > y ? x : y,
    speedModifier = 0.1,
    time = Math.ceil(larger / speedModifier);
    return time;   
}

封装移动动画

接下来是我们Web Animations API的核心部分,我们使用其核心API在加上上述我们完成的两个函数让其动起来,示例代码如下:

function floatHead() {
   var newPos = makeNewPosition(),
   oldTop = target.offsetTop,
   oldLeft = target.offsetLeft,
    target.animate([
        { top: oldTop+"px", left: oldLeft+"px" },
        { top: newPos[0]+"px", left: newPos[1]+"px" }
        ], {
    duration: velocity([oldTop, oldLeft],newPos),
    fill: "forwards"
    }).onfinish = function() {
        floatHead();
    }
}

该Animation的animate函数有两个参数,一个是KeyframeEffects数组和AnimationEffectTimingPropertiesoptions 的对象。基本上,第一个参数映射到您将放入CSS中的内容@keyframes,你可以想象成css中的@keyframes内容,比如以下代码:

@keyframes emphasis {
  0% {
    transform: scale(1); 
    opacity: 1; 
  }
  30% {
    transform: scale(.5); 
    opacity: .5; 
  }
  78.75% {
    transform: scale(.667); 
    opacity: .667; 
  }
  100% {
    transform: scale(.6);
    opacity: .6; 
  }
}

你可以将“{}”里的信息顺序依次放到一个数组里;第二个参数是时间控制 timing,包括有 duration 持续时间、iterations 执行次数、direction 动画方向、easing 缓动函数等属性。比如以下代码:

#toAnimate {
  animation: emphasis 700ms ease-in-out 10ms infinite alternate forwards;
}

你还可能注意到我们使用了onfinish事件完成了floatHead函数的反复调用,其是Animation的属性,监听动画完成事件,如果动画完成继续执行floatHead(),相当不断的递归调用。

最终完成的代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <style>
        body {
            margin: 0;
        }
        div#container {
        height:500px;
        width:100%;
        background: #C6CEF7;
        }
        #target {
        position: absolute;
        filter: drop-shadow(-12px 12px 7px rgba(0,0,0,0.5));
        }
    </style>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>前端达人示例展示——图片随机移动</title>
</head>
<body>
<div id="container"></div>
<script>
    function makeNewPosition() {
        var containerVspace = container.offsetHeight - target.offsetHeight,
            containerHspace = container.offsetWidth - target.offsetWidth,
            newX = Math.floor(Math.random() * containerVspace),
            newY = Math.floor(Math.random() * containerHspace);
        return [newX, newY];
    }

    function velocity(prev, next) {
        var x = Math.abs(prev[1] - next[1]),
            y = Math.abs(prev[0] - next[0]),
            larger = x > y ? x : y,
            speedModifier = 0.2,
            time = Math.ceil(larger / speedModifier);
        return time;
    }

    function floatHead() {
        var newPos = makeNewPosition(),
            oldTop = target.offsetTop,
            oldLeft = target.offsetLeft;
        target.animate([
            { top: oldTop+"px", left: oldLeft+"px" },
            { top: newPos[0]+"px", left: newPos[1]+"px" }
        ], {
            duration: velocity([oldTop, oldLeft],newPos),
            fill: 'forwards'
        }).onfinish = function() {
            floatHead();
        }
    }
    var container = document.getElementById("container"),
        target = document.createElement("img");
    target.id = "target";
    target.onload = function() {
        floatHead();
    }
    target.src = "walk.gif";
    target.width="200";
    container.appendChild(target);
</script>
</body>
</html>

兼容情况

最后聊聊你关心的各浏览器兼容问题,如下所示显示了各个浏览器的兼容情况:

看来好多都是部分支持,没有完全支持,笔者也亲自测试了下,在pc端最新版的谷歌浏览器和Firefox是没有任何问题的可以完美运行,笔者的safari还是运行不起来,在iPhone XS Max无法运行。

作为一名前端开发者,在移动端大行其道怎么能容忍在手机端没有效果,为了在现代浏览器厂商还没完全跟进到位的时候抢先用上 WAAPI(Web Animation API简称),我们可以选择引入针对 Web Animation API 的 Polyfill 库 [https://github.com/web-animations/web-animations-js],从而在 IE/Firefox/Safari 等浏览器上体验到 WAAPI 的精彩。

因此我们只需要文件里引入以下js,就可以完美体验:

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/web-animations/latest/web-animations.min.js"></script>

移动端浏览器,Android 5.0 以上的 Android Browser 和 Chrome for Android 本身就已经支持 WAAPI 了,加上 Polyfill 之后,笔者的手机终于可以看到运行效果了,微信里的QQ内核浏览器也能完美运行,pc端的safari也可以完美运行。可以说是全平台支持了,有了这个库你可以放心大胆的使用了。

结束语

好了今天的代码撸完了,js代码还不到50行(注:为了在手机端运行,引入了web-animations.min.js),您可以点击"https://www.qianduandaren.com/demo/walk/"行预览,笔者亲测在iPhone XS Max运行良好,其他手机没有,有待亲们的测试,欢迎到留言区告知。下一篇文章我们用不到20行的原生js代码纯手工撸一个漂亮的时钟,敬请期待。

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