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緩動函數(shù)requestAnimationFrame 更好的實現(xiàn)瀏覽器經(jīng)動畫

 更新時間：2012年12月07日 11:21:03   作者：  
requestAnimationFrame是什么?一直是我們大家所疑惑的，緩動函數(shù)requestAnimationFrame 更好的實現(xiàn)瀏覽器經(jīng)動畫,接下來將為大家詳細介紹

寫緩動函數(shù)用到requestAnimationFrame函數(shù)，之前了解過一些，但總覺得又不是很了解，所以翻譯一篇老外的文章，以便學(xué)習(xí)分享。

requestAnimationFrame是什么？
以前我們做動畫需要一個定時器，每間隔多少毫秒就做出一些改變?，F(xiàn)在有個好消息：瀏覽器廠商已經(jīng)決定提供一個專門做動畫的方法，即requestAnimationFrame()，而且基于瀏覽器的層面也能更好的進行優(yōu)化。但是呢，這只是一個做動畫的基礎(chǔ)API，即不基于DOM元素的style變化，也不基于canvas，或者WebGL。所以，具體的動畫細節(jié)需要我們自己寫。

我們?yōu)槭裁匆盟?/STRONG>
對于同時進行的n個動畫，瀏覽器能夠進行優(yōu)化，把原本需要N次reflow和repaint優(yōu)化成1次，這樣就實現(xiàn)了高質(zhì)量的動畫。舉個例子，現(xiàn)在有基于JS的動畫，還有基于CSS的transitions，或者SVG SMIL. Plus，如果瀏覽器的某個tab正在運行這樣一個動畫，然后你切到另一個tab，或者干脆最小化，總之就是你看不見它了，這時瀏覽器就會停止動畫。這將意味著更少的CPU，GPU和更少的內(nèi)存消耗，這樣電池的使用壽命就大大延長了。

如何使用它？

復(fù)制代碼 代碼如下:

// shim layer with setTimeout fallback
window.requestAnimFrame = (function(){
return window.requestAnimationFrame ||
window.webkitRequestAnimationFrame ||
window.mozRequestAnimationFrame ||
window.oRequestAnimationFrame ||
window.msRequestAnimationFrame ||
function(/* function */ callback, /* DOMElement */ element){
window.setTimeout(callback, 1000 / 60);
};
})();
// usage:
// instead of setInterval(render, 16) ....
(function animloop(){
render();
requestAnimFrame(animloop, element);
})();

注意：這里我使用了“requestAnimFrame”，因為規(guī)范仍在不斷變化中，我并不想任由規(guī)范擺布。
requestAnimationFrame API
復(fù)制代碼 代碼如下:

window.requestAnimationFrame(function(/* time */ time){
// time ~= +new Date // the unix time
}, /* optional bounding elem */ elem);

先給出Chrome和Firefox的版本
復(fù)制代碼 代碼如下:

window.mozRequestAnimationFrame([callback]); // Firefox
window.webkitRequestAnimationFrame(callback[, element]); // Chrome

參數(shù)：
callback:（FF可選，Chrome必選）
　　下次repaint調(diào)用的函數(shù)，函數(shù)的第一個參數(shù)是當(dāng)前時間
element：（FF無）
　　意譯一下吧：其實就是畫布了，而那個‘畫'，是動畫。（the element that visually bounds the entire animation）。對canvas和WebGL來說，它就是<canvas>元素，對于DOM節(jié)點來說，你可以不管它，如果你想稍微進行一下優(yōu)化，也可以傳個參數(shù)進來。

它到底靠不靠譜啊？
現(xiàn)在，Webkit實現(xiàn)（Nightly Safari 和 Chrome Dev Channel 可用）和Mozilla實現(xiàn)（FF4可用）有一些的差異，Mozilla的實現(xiàn)有一個Bug。事實上，F(xiàn)F動畫的幀數(shù)是這么算的：1000/(16 + N) fps，其中N是callback的執(zhí)行時間，單位為毫秒。如果你的callback執(zhí)行時間為1000ms，那么它最高的幀數(shù)也就只有1fps。如果你的callback執(zhí)行時間為1ms，那么幀數(shù)差不多就是60fps。這個bug肯定會被修復(fù)，也許就是FF4的下一個版本吧。Chrome10沒有time參數(shù)（added in m11.弱弱的問下，m11是什么？），F(xiàn)F目前沒有element參數(shù)。
我看了下火狐的那個bug，大概就是說：
FF的mozRequestAnimationFrame()永遠不可能達到60fps，即使你的callback執(zhí)行時間小于1000/60毫秒。舉個例子：
復(fù)制代碼 代碼如下:

function callback(time) {
window.mozRequestAnimationFrame(callback);
doWork();
}

如果doWork()耗時1000/60毫秒，那么幀數(shù)大約是30fps，而同樣的動畫如果使用setTimeout(callback, 16)，幀速則是60fps。似乎callback總是在callback執(zhí)行完畢后的大約16ms再次開始執(zhí)行，而不是在callback開始執(zhí)行后的16ms再次開始執(zhí)行，如果是后者，且計算又夠快的話，就能產(chǎn)生60fps的幀數(shù)。
如果你是規(guī)范控，傳送門在此



話不多說，首先來個經(jīng)典的動畫函數(shù)：
復(fù)制代碼 代碼如下:

function animate(element, name, from, to, time) {
time = time || 800; //默認0.8秒
var style = element.style,
latency = 60, // 每60ms一次變化
count = time / latency, //變化的次數(shù)
step = Math.round((to - from) / count), //每一步的變化量
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);
}

姑且不論這個函數(shù)的設(shè)計存在局限性，如只能對以px為單位的樣式進行修改。僅從函數(shù)的實現(xiàn)上來看，這可以是一個非常經(jīng)典的動畫理念，其基本邏輯由以下部分組成：
獲取起點值from和終點值to，通過動畫需要進行的時間time，以及每偵間隔latency的要求，計算出值的改變次數(shù)count和每次改變的量step。
開啟setTimeout(fn, latency);來步進到下一偵。

在下一偵中，設(shè)置屬性步進一次，如果動畫還沒結(jié)束，再回到第2步繼續(xù)下一偵。
這個函數(shù)工作得很好，服務(wù)了千千萬萬的站點和系統(tǒng)，事實上jQuery的animate函數(shù)的核心也無非是setInterval函數(shù)。
但是，隨著現(xiàn)在系統(tǒng)復(fù)雜度的穩(wěn)步上升，動畫效果也越來越多，同時對動畫的流暢度也有了更多的重視，這導(dǎo)致上面的函數(shù)會出現(xiàn)一些問題。例如同時打開100個動畫效果，根據(jù)上面的函數(shù)，很明顯會有100個定時器在同時運行，這些定時器之間的調(diào)度會對性能有輕微的影響。雖然在正常的環(huán)境中，這些許的影響并不會有什么關(guān)系，但是在動畫這種對流暢度有很高要求的環(huán)境下，任何細微的影響都可能產(chǎn)生出不好的用戶體驗。

在這樣的情況下，有一些開發(fā)者就發(fā)明了一種基于統(tǒng)一幀管理的動畫框架，他使用一個定時器觸發(fā)動畫幀，不同的動畫來注冊這些幀，在每一幀上處理多個動畫的屬性變化。這樣的好處是減少了定時器調(diào)度的開銷，但是對于動畫框架的開發(fā)者來說，統(tǒng)一幀管理、提供監(jiān)聽幀的API等，都是需要開發(fā)和維護的。

瀏覽器的直接支持
最終，瀏覽器廠商們發(fā)現(xiàn)這件事其實可以由他們來做，并且基于瀏覽器層面，還可以有更多的優(yōu)化，比如：
對于一個偵中對DOM的所有操作，只進行一次Layout和Paint。
如果發(fā)生動畫的元素被隱藏了，那么就不再去Paint。
于是，瀏覽器開始推出一個API，叫做requestAnimationFrame，關(guān)于這個函數(shù)，MDC的相關(guān)頁面有比較詳細的介紹，簡單來說，這個函數(shù)有2種使用方法：
調(diào)用requestAnimationFrame函數(shù)，傳遞一個callback參數(shù)，則在下一個動畫幀時，會調(diào)用callback。
不傳遞參數(shù)地直接調(diào)用該函數(shù)，啟動動畫幀，下一個幀觸發(fā)時，會同時觸發(fā)window.onmozbeforepaint事件，可以通過注冊該事件來進行動畫。

第2種方法由于依賴于Firefox自己的事件，且beforepaint事件還沒進入到標準中，所以不推薦使用，還是使用第1種方式比較好。此時，我們的動畫邏輯可以變成這樣：
記錄當(dāng)前時間startTime，作為動畫開始的時間。
請求下一幀，帶上回調(diào)函數(shù)。
下一幀觸發(fā)時，回調(diào)函數(shù)的第一個參數(shù)為當(dāng)前的時間，再與startTime進行比較，確定時間間隔ellapseTime。
判斷ellapseTime是否已經(jīng)超過事先設(shè)定的動畫時間time，如果超過，則結(jié)束動畫。
計算動畫屬性變化的差值differ = to - from，再確定在ellapseTime的時候應(yīng)該變化多少step = differ / time * ellapseTime。
計算出現(xiàn)在應(yīng)該變化到的位置Math.round(from + step)，并重新對樣式賦值。
繼續(xù)請求下一幀。

新的動畫函數(shù)
下面就是一個全新的動畫函數(shù)：
復(fù)制代碼 代碼如下:

function animate(element, name, from, to, time) {
time = time || 800; // 默認0.8秒
var style = element.style,
startTime = new Date;
function go(timestamp) {
var progress = timestamp - startTime;
if (progress >= duration) {
style[name] = to + 'px';
return;
}
var now = (to - from) * (progress / duration);
style[name] = now.toFixed() + 'px';
requestAnimationFrame(go);
}
style[name] = from + 'px';
requestAnimationFrame(go);
}

到這一步，還剩一個問題，那就是并不是每個瀏覽器都支持requestAnimationFrame函數(shù)的，所以再做一個簡單的修正。
根據(jù)Firefox的特性來看，其mozRequestAnimationFrame提供的最高FPS為60，并且會根據(jù)每一幀的計算的耗時來進行調(diào)整，比如每一幀計算用了1s，那他只會提供1FPS的動畫效果。
而Chrome的高版本同樣也實現(xiàn)了這個函數(shù)，叫webkitRequestAnimationFrame，可以預(yù)見未來還會有Opera的oRequestAnimationFrame和IE的msRequestAnimationFrame，所以這里一并做一個簡單的兼容處理：
復(fù)制代碼 代碼如下:

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

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