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新动画函数requestAnimationFrame

经典动画

话不多说,首先来个经典的动画函数:

function animate(element, name, from, to, time) {
    time = time || 800; // 默认0.8秒

    var style = element.style;
    var latency = 60; // 每60ms一次变化
    var count = time / latency; // 变化的次数
    var step = Math.round((to - from) / count); // 每一步的变化量
    var now = from;

    function go() {
        count--;
        now = count ? now + step : to;
        style[name] = now + 'px';

        if (count) {
            setTimeout(go, latency);
        }
    }

    style[name] = from + 'px';
    setTimeout(go, latency);
}

姑且不论这个函数的设计存在局限性,如只能对以px为单位的样式进行修改。仅从函数的实现上来看,这可以是一个非常经典的动画理念,其基本逻辑由以下部分组成:

  1. 获取起点值from和终点值to,通过动画需要进行的时间time,以及每侦间隔latency的要求,计算出值的改变次数count和每次改变的量step
  2. 开启setTimeout(fn, latency);来步进到下一侦。
  3. 在下一侦中,设置属性步进一次,如果动画还没结束,再回到第2步继续下一侦。

这个函数工作得很好,服务了千千万万的站点和系统,事实上jQuery的animate函数的核心也无非是setInterval函数。

但是,随着现在系统复杂度的稳步上升,动画效果也越来越多,同时对动画的流畅度也有了更多的重视,这导致上面的函数会出现一些问题。例如同时打开100个动画效果,根据上面的函数,很明显会有100个定时器在同时运行,这些定时器之间的调度会对性能有轻微的影响。虽然在正常的环境中,这些许的影响并不会有什么关系,但是在动画这种对流畅度有很高要求的环境下,任何细微的影响都可能产生出不好的用户体验。

在这样的情况下,有一些开发者就发明了一种基于统一帧管理的动画框架,他使用一个定时器触发动画帧,不同的动画来注册这些帧,在每一帧上处理多个动画的属性变化。这样的好处是减少了定时器调度的开销,但是对于动画框架的开发者来说,统一帧管理、提供监听帧的API等,都是需要开发和维护的。

浏览器的直接支持

最终,浏览器厂商们发现这件事其实可以由他们来做,并且基于浏览器层面,还可以有更多的优化,比如:

  • 对于一个侦中对DOM的所有操作,只进行一次Layout和Paint。
  • 如果发生动画的元素被隐藏了,那么就不再去Paint。

于是,浏览器开始推出一个API,叫做requestAnimationFrame,关于这个函数,MDC的相关页面有比较详细的介绍,简单来说,这个函数有2种使用方法:

  1. 调用requestAnimationFrame函数,传递一个callback参数,则在下一个动画帧时,会调用callback
  2. 不传递参数地直接调用该函数,启动动画帧,下一个帧触发时,会同时触发window.onmozbeforepaint事件,可以通过注册该事件来进行动画。

第2种方法由于依赖于Firefox自己的事件,且beforepaint事件还没进入到标准中,所以不推荐使用,还是使用第1种方式比较好。此时,我们的动画逻辑可以变成这样:

  1. 记录当前时间startTime,作为动画开始的时间。
  2. 请求下一帧,带上回调函数。
  3. 下一帧触发时,回调函数的第一个参数为当前的时间,再与startTime进行比较,确定时间间隔ellapseTime
  4. 判断ellapseTime是否已经超过事先设定的动画时间time,如果超过,则结束动画。
  5. 计算动画属性变化的差值differ = to - from,再确定在ellapseTime的时候应该变化多少step = differ / time * ellapseTime
  6. 计算出现在应该变化到的位置Math.round(from + step),并重新对样式赋值。
  7. 继续请求下一帧。

新的动画函数

下面就是一个全新的动画函数:

function animate(element, name, from, to, time) {
    time = time || 800; // 默认0.8秒
    var startTime = new Date;

    function go(timestamp) {
        var progress = timestamp - startTime;
        if (progress >= time) {
            element.style[name] = to + 'px';
            return;
        }

        var now = (to - from) * (progress / time);
        element.style[name] = now.toFixed() + 'px';
        requestAnimationFrame(go);
    }

    element.style[name] = from + 'px';

    requestAnimationFrame(go);
}

到这一步,还剩一个问题,那就是并不是每个浏览器都支持requestAnimationFrame函数的,所以再做一个简单的修正。

根据Firefox的特性来看,其mozRequestAnimationFrame提供的最高FPS为60,并且会根据每一帧的计算的耗时来进行调整,比如每一帧计算用了1s,那他只会提供1FPS的动画效果。

而Chrome的高版本同样也实现了这个函数,叫webkitRequestAnimationFrame,可以预见未来还会有Opera的oRequestAnimationFrame和IE的msRequestAnimationFrame,所以这里一并做一个简单的兼容处理:

window.requestAnimationFrame = window.requestAnimationFrame ||
    window.mozRequestAnimationFrame ||
    window.webkitRequestAnimationFrame ||
    window.msRequestAnimationFrame ||
    window.oRequestAnimationFrame ||
    function(callback) { setTimeout(callback, 1000 / 60); };

参考资料