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緩動(dòng)函數(shù)requestAnimationFrame 更好的實(shí)現(xiàn)瀏覽器經(jīng)動(dòng)畫

 更新時(shí)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(dòng)函數(shù)requestAnimationFrame 更好的實(shí)現(xiàn)瀏覽器經(jīng)動(dòng)畫,接下來(lái)將為大家詳細(xì)介紹

寫緩動(dòng)函數(shù)用到requestAnimationFrame函數(shù)，之前了解過(guò)一些，但總覺(jué)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(dòng)畫需要一個(gè)定時(shí)器，每間隔多少毫秒就做出一些改變?，F(xiàn)在有個(gè)好消息：瀏覽器廠商已經(jīng)決定提供一個(gè)專門做動(dòng)畫的方法，即requestAnimationFrame()，而且基于瀏覽器的層面也能更好的進(jìn)行優(yōu)化。但是呢，這只是一個(gè)做動(dòng)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(dòng)畫細(xì)節(jié)需要我們自己寫。

我們?yōu)槭裁匆盟?/STRONG>
對(duì)于同時(shí)進(jìn)行的n個(gè)動(dòng)畫，瀏覽器能夠進(jìn)行優(yōu)化，把原本需要N次reflow和repaint優(yōu)化成1次，這樣就實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的動(dòng)畫。舉個(gè)例子，現(xiàn)在有基于JS的動(dòng)畫，還有基于CSS的transitions，或者SVG SMIL. Plus，如果瀏覽器的某個(gè)tab正在運(yùn)行這樣一個(gè)動(dòng)畫，然后你切到另一個(gè)tab，或者干脆最小化，總之就是你看不見(jiàn)它了，這時(shí)瀏覽器就會(huì)停止動(dòng)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(zhǎng)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?yàn)橐?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(gè)參數(shù)是當(dāng)前時(shí)間
element：（FF無(wú)）
　　意譯一下吧：其實(shí)就是畫布了，而那個(gè)‘畫'，是動(dòng)畫。（the element that visually bounds the entire animation）。對(duì)canvas和WebGL來(lái)說(shuō)，它就是<canvas>元素，對(duì)于DOM節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，你可以不管它，如果你想稍微進(jìn)行一下優(yōu)化，也可以傳個(gè)參數(shù)進(jìn)來(lái)。

它到底靠不靠譜??？
現(xiàn)在，Webkit實(shí)現(xiàn)（Nightly Safari 和 Chrome Dev Channel 可用）和Mozilla實(shí)現(xiàn)（FF4可用）有一些的差異，Mozilla的實(shí)現(xiàn)有一個(gè)Bug。事實(shí)上，F(xiàn)F動(dòng)畫的幀數(shù)是這么算的：1000/(16 + N) fps，其中N是callback的執(zhí)行時(shí)間，單位為毫秒。如果你的callback執(zhí)行時(shí)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(shí)間為1ms，那么幀數(shù)差不多就是60fps。這個(gè)bug肯定會(huì)被修復(fù)，也許就是FF4的下一個(gè)版本吧。Chrome10沒(méi)有time參數(shù)（added in m11.弱弱的問(wèn)下，m11是什么？），F(xiàn)F目前沒(méi)有element參數(shù)。
我看了下火狐的那個(gè)bug，大概就是說(shuō)：
FF的mozRequestAnimationFrame()永遠(yuǎn)不可能達(dá)到60fps，即使你的callback執(zhí)行時(shí)間小于1000/60毫秒。舉個(gè)例子：
復(fù)制代碼 代碼如下:

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

如果doWork()耗時(shí)1000/60毫秒，那么幀數(shù)大約是30fps，而同樣的動(dòng)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(jì)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(shuō)，首先來(lái)個(gè)經(jīng)典的動(dòng)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(rèn)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(gè)函數(shù)的設(shè)計(jì)存在局限性，如只能對(duì)以px為單位的樣式進(jìn)行修改。僅從函數(shù)的實(shí)現(xiàn)上來(lái)看，這可以是一個(gè)非常經(jīng)典的動(dòng)畫理念，其基本邏輯由以下部分組成：
獲取起點(diǎn)值from和終點(diǎn)值to，通過(guò)動(dòng)畫需要進(jìn)行的時(shí)間time，以及每偵間隔latency的要求，計(jì)算出值的改變次數(shù)count和每次改變的量step。
開啟setTimeout(fn, latency);來(lái)步進(jìn)到下一偵。

在下一偵中，設(shè)置屬性步進(jìn)一次，如果動(dòng)畫還沒(méi)結(jié)束，再回到第2步繼續(xù)下一偵。
這個(gè)函數(shù)工作得很好，服務(wù)了千千萬(wàn)萬(wàn)的站點(diǎn)和系統(tǒng)，事實(shí)上jQuery的animate函數(shù)的核心也無(wú)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(dòng)畫效果也越來(lái)越多，同時(shí)對(duì)動(dòng)畫的流暢度也有了更多的重視，這導(dǎo)致上面的函數(shù)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。例如同時(shí)打開100個(gè)動(dòng)畫效果，根據(jù)上面的函數(shù)，很明顯會(huì)有100個(gè)定時(shí)器在同時(shí)運(yùn)行，這些定時(shí)器之間的調(diào)度會(huì)對(duì)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(huì)有什么關(guān)系，但是在動(dòng)畫這種對(duì)流暢度有很高要求的環(huán)境下，任何細(xì)微的影響都可能產(chǎn)生出不好的用戶體驗(yàn)。

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(dòng)畫框架，他使用一個(gè)定時(shí)器觸發(fā)動(dòng)畫幀，不同的動(dòng)畫來(lái)注冊(cè)這些幀，在每一幀上處理多個(gè)動(dòng)畫的屬性變化。這樣的好處是減少了定時(shí)器調(diào)度的開銷，但是對(duì)于動(dòng)畫框架的開發(fā)者來(lái)說(shuō)，統(tǒng)一幀管理、提供監(jiān)聽(tīng)?zhēng)腁PI等，都是需要開發(fā)和維護(hù)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(shí)可以由他們來(lái)做，并且基于瀏覽器層面，還可以有更多的優(yōu)化，比如：
對(duì)于一個(gè)偵中對(duì)DOM的所有操作，只進(jìn)行一次Layout和Paint。
如果發(fā)生動(dòng)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(gè)API，叫做requestAnimationFrame，關(guān)于這個(gè)函數(shù)，MDC的相關(guān)頁(yè)面有比較詳細(xì)的介紹，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)函數(shù)有2種使用方法：
調(diào)用requestAnimationFrame函數(shù)，傳遞一個(gè)callback參數(shù)，則在下一個(gè)動(dòng)畫幀時(shí)，會(huì)調(diào)用callback。
不傳遞參數(shù)地直接調(diào)用該函數(shù)，啟動(dòng)動(dòng)畫幀，下一個(gè)幀觸發(fā)時(shí)，會(huì)同時(shí)觸發(fā)window.onmozbeforepaint事件，可以通過(guò)注冊(cè)該事件來(lái)進(jìn)行動(dòng)畫。

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

新的動(dòng)畫函數(shù)
下面就是一個(gè)全新的動(dòng)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(rèn)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(gè)問(wèn)題，那就是并不是每個(gè)瀏覽器都支持requestAnimationFrame函數(shù)的，所以再做一個(gè)簡(jiǎn)單的修正。
根據(jù)Firefox的特性來(lái)看，其mozRequestAnimationFrame提供的最高FPS為60，并且會(huì)根據(jù)每一幀的計(jì)算的耗時(shí)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，比如每一幀計(jì)算用了1s，那他只會(huì)提供1FPS的動(dòng)畫效果。
而Chrome的高版本同樣也實(shí)現(xiàn)了這個(gè)函數(shù)，叫webkitRequestAnimationFrame，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)還會(huì)有Opera的oRequestAnimationFrame和IE的msRequestAnimationFrame，所以這里一并做一個(gè)簡(jiǎn)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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