浅析JavaScript动画

今天，小学生以自己浅薄的见地，在前辈大能的基础上写这篇文章，希望给大家打开一扇窥探JavaScript（以下简称JS）动画的窗户。

JS如何制造出动画效果？

结合浏览器提供的 setInterval 或 setTimeout API，高频改变DOM元素的一些属性，即可创造一个肉眼可见的动画效果。一个看起来非常流畅的JS动画除了需要良好的变换算法外，与其执行宿主也是非不开的。程序写得再好，如果浏览器过于老旧，电脑CPU性能低下，也会出现卡顿，甚至卡死。

执行一个动画函数对于浏览器来说是个苦差，设置动画一帧为多长时间才能既流畅又不损耗性能呢？浏览器不会傻到进行一个DOM操作，就去渲染一次页面。它会把一个周期内所有的DOM操作整合起来，统一进行一次渲染。这个周期大约在16.7ms左右，不同浏览器间会有几毫秒的差异。SetTimeout的第二个参数设置为1000/60是比较合乎情理的做法。不过了解过SetTimeout运行机制的都会清楚，这个时间并不可靠，其根据实际情况会有些许甚至相当大的延迟。那么有没有这样一个API？我不想知道你浏览器到底多久渲染一次，反正你渲染的时候给我的动画执行一帧就行了。答案是有，requestAnimationFrame，可以让函数随着浏览器渲染执行，并且执行时机是可靠的。注意，这个方法在现在浏览器及IE10+才被支持。

现在可以封装起一个简单的requestAnimationFrame，下面的例子中将会使用到它。

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

更加详细的封装可以在张鑫旭的博客中看到：张鑫旭：requestAnimFrame。下面让我们继续。

动画函数的编写

有了requestAnimationFrame，下面该考虑一下如何让写动画函数了。一般来说我们会给出一个毫秒级的during值，限制这个动画必须要在这个时间内完成。下面以实现一个小球从离页面左侧100px处匀速运动到800px处为例，编写一个动画函数：戳我查看DEMO。

var ele = document.getElementById("block");
      var start = Date.now();//获取动画开始的时间。
      var during = 1000; //此动画要在1秒内执行完。
      var p=0;//动画完成度　从0-1；
      requestAnimationFrame(function f(){
        if(p>=1){ ele.style.left="800px";}//如果发现动画已经执行完，将元素置到终点。
        else{
          p=(Date.now()-start)/during;
          ele.style.left=100+700*p+"px"; //从100px开始，匀速向右移动，共移动700px;
          requestAnimationFrame(f);
        }
      })

上面函数中有一个关键变量：p，即percentage，我们可以称它为动画的完成度，它是根据当前时间计算得出的，并且从动画开始后，会从0~1匀速渐变。当其为1时，表示整个动画执行完毕。在这个函数中，让p乘以要运动的长度700，便会得到一个0-700匀速变化的值，将其加上开始的100，便可模拟小球从100px处匀速移动到800px处。

设想一下，假如上面红色标出的运动方程改为“ele.style.left=100+700*p*p+"px"”呢？p以二次方渐增，小球向右移动的速度会越来越快。是的，稍加修改便可实现一个匀加速运动的小球。

下面，我们就是要针对p来做文章。

Tween算法及缓动效果

 

下面我将列举一些常用的缓动算法，根据这些算法去修改上面匀速运动函数的运动方程，即可实现很赞的动画效果。
1.2次方缓动：

p*p
2.3次方缓动：

p*p*p
3.4次方缓动：

p*p*p*p
4.5次方缓动：

p*p*p*p*p
5.正弦曲线缓动：  Math.sin(p*Math.PI/2)
6.指数曲线缓动：  Math.pow(2,10*(p-1))
7.圆形曲线缓动：  Math.sqrt(1-(p-1)*(p-1))
8.超范围三次方：  p*p*(2.70158*p-1.70158)

验证一下吧，比如我现在想实现一个小球向右运动，有一个向左蓄力的动画，我只要把第一个demo的运动方程改为“ele.style.left=100+700*p*p*(2.70158*p-1.70158)+"px"”就行了，看看效果吧：戳我查看DEMO。

其实，每种缓动算法都可以进化为三种缓动方式，分别为ease-in（先慢后快），ease-out（先快后慢），ease-in-out（先慢后快再慢）。

以2次方缓动为例，它本身就是一个匀加速的过程，所以ease-in就是p*p。其ease-out为-(p*(p-2))。关于缓动方式，像阳光一样在他的博客中有更加详细的解释：JavaScript动画、运动算法详细解释与分析。

接下来要放大招了，关于缓动的整合DEMO，戳我吧。

JS动画可以做什么?

除了上面的缓动效果，利用常见的数学公式还可以实现一些周期性运动效果，例如小球匀速圆周运动，小球匀速简谐振动等，如果感兴趣请猛戳DEMO。

那么JS动画可以做什么呢？这就需要发挥我们的个人想象力了，上面的DEMO大部分都在操控单一的属性，比如left，让DOM元素发生位移。事实上在运动方程中，元素的任何style都可以被渐变。试想一下，设置一个DOM元素的opacity从0~1进行2次方缓动，便是一个简单的jQuery fadeOut函数；让一个DOM元素高度从无到有，便是一个简单的jQuery slideDown函数。更加不要忘记的是，在动画过程中不仅仅可以操作一项属性，这为动画带来了无限的可能性，事情变得越来越有趣了：DEMO：一个从小到大变化的球。

再试想一下，使用CSS3属性，例如box-shadow，transform，作出的效果必将会更加绚丽。

总结

上面提到使用CSS3属性，其实如果这个浏览器支持CSS3属性的话，完全没有必要使用JS来做这件事。CSS3自有Animation动画属性，可以简单快捷地实现酷炫的动画效果，并且可以启用GPU加速。美中不足的是仅现代浏览器支持。JS实现动画胜在可以兼容低版本浏览器，但是其效果一般（仅限于普通意义上的动画，不含canvas之类的）。

动画仅仅是JS操作DOM魅力之冰山一角，而数学与计算机总是能碰撞出耀眼的火花。继续学习JS吧，这是一门神奇的语言，同时也应该了解一些数学知识，往往能够为解决事情带来捷径。

以上所述就是本文的全部内容了，希望大家能够喜欢。