「Web Animation API 专题」用原生JS制作一个图片随机移动的动画

前端达人

发布于 2019-08-02 17:11:36

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发布于 2019-08-02 17:11:36

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JS脚本实现，并添加许多 CSS 不具备的变量以及其它属性的控制。它为我们提供了一种通用语言来描述DOM元素的动画，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。

本篇文章阅读时间预计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;
}

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（随机函数乘以当前的相对容器的位置属性），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参数：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对象里；第二个参数包含时间控制 timing，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，其实它是Animation的属性用来监听动画完成的事件，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;
        }
    </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下无法运行。

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。

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)，您可以点击阅读原文预览，笔者亲测在iPhone XS Max运行良好，由于没有其它手机，有待亲们的测试，欢迎到留言区告知。下一篇文章我将用不到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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