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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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