Javascript动画的实现原理浅析

假设有这样一个动画功能需求：把一个div的宽度从100px变化到200px。写出来的代码可能是这样的：

<div id="test1" style="width: 100px; height: 100px; background: blue; color: white;"></div>

function animate1(element, endValue, duration) {

    var startTime = new Date(),

        startValue = parseInt(element.style.width),

        step = 1;

    

    var timerId = setInterval(function() {

        var nextValue = parseInt(element.style.width) + step;

        element.style.width = nextValue + 'px';

        if (nextValue >= endValue) {

            clearInterval(timerId);

            // 显示动画耗时

            element.innerHTML = new Date - startTime;

        }

    }, duration / (endValue - startValue) * step);

}
animate1(document.getElementById('test1'), 200, 1000);

原理是每隔一定时间增加1px，一直到200px为止。然而，动画结束后显示的耗时却不止1s（一般是1.5s左右）。究其原因，是因为setInterval并不能严格保证执行间隔。

有没有更好的做法呢？下面先来看一道小学数学题：

A楼和B楼相距100米，一个人匀速从A楼走到B楼，走了5分钟到达目的地，问第3分钟时他距离A楼多远？

匀速运动中计算某个时刻路程的计算公式为：路程 * 当前时间 / 时间 。所以答案应为 100 * 3 / 5 = 60 。

这道题带来的启发是，某个时刻的路程是可以通过特定公式计算出来的。同理，动画过程中某个时刻的值也可以通过公式计算出来，而不是累加得出：

<div id="test2" style="width: 100px; height: 100px; background: red; color: white;"></div>

function animate2(element, endValue, duration) {

    var startTime = new Date(),

        startValue = parseInt(element.style.width);
    var timerId = setInterval(function() {

        var percentage = (new Date - startTime) / duration;
        var stepValue = startValue + (endValue - startValue) * percentage;

        element.style.width = stepValue + 'px';
        if (percentage >= 1) {

            clearInterval(timerId);

            element.innerHTML = new Date - startTime;

        }

    }, 13);

}
animate2(document.getElementById('test2'), 200, 1000);

这样改良之后，可以看到动画执行耗时最多只会有10几ms的误差。但是问题还没完全解决，在浏览器开发工具中检查test2元素可以发现，test2的最终宽度可能不止200px。仔细检查animate2函数的代码可以发现：

1.percentage的值可能大于1，可以通过Math.min限制最大值解决。
2.即使保证了percentage的值不大于1，只要endValue或startValue为小数，(endValue - startValue) * percentage的值也可能产生误差，因为Javascript小数运算的精度不够。其实我们要保证的只是最终值的准确性，所以在percentage为1的时候，直接使用endValue即可。

于是，animate2函数的代码修改为：

function animate2(element, endValue, duration) {

    var startTime = new Date(),

        startValue = parseInt(element.style.width);
    var timerId = setInterval(function() {

        // 保证百分率不大于1

        var percentage = Math.min(1, (new Date - startTime) / duration);
        var stepValue;

        if (percentage >= 1) {

            // 保证最终值的准确性

            stepValue = endValue;

        } else {

            stepValue = startValue + (endValue - startValue) * percentage;

        }

        element.style.width = stepValue + 'px';
        if (percentage >= 1) {

            clearInterval(timerId);

            element.innerHTML = new Date - startTime;

        }

    }, 13);

}

还有最后一个疑问：setInterval的间隔为何设为13ms？原因是当下显示器的刷新率一般不超过75Hz（即每秒刷新75次，也就是每隔约13ms刷新一次），把间隔跟刷新率同步效果更好。