requestAnimationFrame的动画循环

来源：互联网发布：工业设计制图软件编辑：程序博客网时间：2024/04/28 22:21

首先总结一下在前端开发中实现动画的方式：

CSS3的animattion+keyframes;
CSS3的transition过渡效果;
通过在canvas上作图来实现动画;
借助jQuery动画相关的API方便地实现;
使用window.setTimout()或者window.setInterval()通过不断更新元素的状态位置等来实现动画，前提是画面的更新频率要达到每秒60次才能让肉眼看到流畅的动画效果;
使用window.requestAnimationFrame()方法。

初识requestAnimationFrame

requestAnimationFrame 解决了浏览器不知道javascript动画什么时候开始、不知道最佳循环间隔时间的问题。它是跟着浏览器的绘制走的，如果浏览器绘制间隔是16.7ms，它就按这个间隔绘制；如果浏览器绘制间隔是10ms, 它就按10ms绘制。这样就不会存在过度绘制的问题，动画不会丢帧。
内部是这么运作的：
浏览器页面每次要重绘，就会通知requestAnimationFrame;
这是资源非常高效的一种利用方式。怎么讲呢？有以下两点：

就算很多个requestAnimationFrame()要执行，浏览器只要通知一次就可以了。而setTimeout是多个独立绘制。
一旦页面不出于当前页面(比如：页面最小化了)，页面是不会进行重绘的，自然requestAnimationFrame也不会触发(因为没有通知)。页面绘制全部停止，资源高效利用。
编写动画循环的关键：是要知道延迟时间多长合适。一方面，循环间隔必须足够短，这样才能保证不同的动画效果显得更平滑流畅；另一方面，循环间隔还要足够长，这样才能保证浏览器有能力渲染产生的变化。大多数显示器的刷新频率是60Hz，相当于每秒钟重绘60次。大多数浏览器都会对重绘操作加以限制，不超过显示器的重绘频率，因为即使超过了这个频率，用户体验也不会有提升。
因此，最平滑动画的最佳循环间隔是1000ms/60，约等于17ms。以这个循环间隔重绘的动画是平滑的，因为这个速度最接近浏览器的最高限速。为了适应17ms的循环间隔，多重动画可能需要加以节制，以便不会完成得太快。
虽然与使用多组 setTimeout() 相比，使用 setInterval() 的动画循环效率更高。但是无论 setTimeout() 还是 setInterval() 都不十分精确。为它们传入的第二个参数，实际上只是指定了把动画代码添加到浏览器UI线程队列以等待执行的时间。如果队列前面已经加入了其他任务，那动画代码就要等前面的任务执行完成后再执行。如果UI线程繁忙，比如忙于处理用户操作，那么即使把代码加入队列也不会立即执行。
因此，知道什么时候绘制下一帧是保证动画平滑的关键。然而，面对不十分精确的 setTimeout( )和 setInterval() ，开发人员至今都没有办法确保浏览器按时绘制下一帧。以下是几个浏览器的计时器精度：
IE8及其以下版本浏览器： 15.6ms；
IE9及其以上版本浏览器：4ms；
Firefox和Safari：10ms；
Chrome：4ms。
更为复杂的是，浏览器开始限制后台标签页或不活动标签页的计数器。因此，即使你优化了循环间隔，可能仍然只能接近你想要的效果。

CSS3动画的优势在于浏览器知道动画什么时候开始，因此会计算出正确的循环间隔，在适当的时候刷新UI。而对于JavaScript动画，浏览器就无从知晓什么时候开始。
在JS中，我们可以通过requestAnimationFrame( )方法告诉浏览器某些代码将要执行动画。这样浏览器可以在运行某些代码后进行适当的优化。
与 setTimeout() 和 setInterval() 方法不同，requestAnimationFrame( )不需要调用者指定帧速率，浏览器会自行决定最佳的帧效率。
requestAnimationFrame是浏览器用于定时循环操作的一个接口，类似于setTimeout，主要用途是按帧对网页进行重绘。
设置这个API的目的是：为了让各种网页动画效果（DOM动画、Canvas动画、SVG动画、WebGL动画）能够有一个统一的刷新机制，从而节省系统资源，提高系统性能，改善视觉效果。代码中使用这个API，就是告诉浏览器希望执行一个动画，让浏览器在下一个动画帧安排一次网页重绘。
requestAnimationFrame的优势：在于充分利用显示器的刷新机制，比较节省系统资源。显示器有固定的刷新频率（60Hz或75Hz），也就是说，每秒最多只能重绘60次或75次，requestAnimationFrame的基本思想就是与这个刷新频率保持同步，利用这个刷新频率进行页面重绘。此外，使用这个API，一旦页面不处于浏览器的当前标签，就会自动停止刷新。这就节省了CPU、GPU和电力。

requestAnimationFrame() 方法接收一个参数(一个函数)，即在重绘屏幕前调用以个函数。这个函数负责改变下一次重绘时的DOM样式。为了创建动画循环，可以像使用 setTimeout() 一样，把多个对 requestAnimationFrame() 的调用连缀起来。如：

function updateFrame() {    //其他代码    if(一定条件){        //在满足一定条件的情况下，继续调用        window.requestAnimationFrame(updateFrame);    }}window.requestAnimationFrame(updateFrame);

特别提醒： requestAnimationFrame是在主线程上完成。这意味着，如果主线程非常繁忙，requestAnimationFrame的动画效果会大打折扣。

基本用法

requestID = window.requestAnimationFrame(callback);

requestAnimationFrame使用一个回调函数作为参数。这个回调函数会在浏览器重绘之前调用。

cancelAnimationFrame方法

cancelAnimationFrame方法用于取消重绘。

window.cancelAnimationFrame(requestID);

它的参数是requestAnimationFrame返回的一个代表任务ID的整数值。

requestAnimationFrame()兼容性

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

首先判断各个浏览器是否支持这个API。如果不支持，则自行模拟部署该方法。上面的代码按照1秒钟60次（大约每16.7毫秒一次），来模拟requestAnimationFrame。
Demo:

<!DOCTYPE html><html><head>    <meta charset="utf-8">    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">    <title></title>    <style type="text/css">        #anim{            width: 200px;            height: 200px;            background-color: red;            position: absolute;        }    </style></head><body><div id="anim">点击运行动画</div><script type="text/javascript">//这里是兼容requestAnimationFramewindow.requestAnimFrame = (function(){      return  window.requestAnimationFrame       ||              window.webkitRequestAnimationFrame ||              window.mozRequestAnimationFrame    ||              window.oRequestAnimationFrame      ||              window.msRequestAnimationFrame     ||              function( callback ){                window.setTimeout(callback, 1000 / 60);              };    })();var elem = document.getElementById("anim");var startTime = undefined;//全局的function render(time){//time是局部的  if (time === undefined)    time = Date.now();//获取到当前时间的毫秒数  if (startTime === undefined)     //第一次调用的时候startTime是undefined，之后就不是了     //而time每次调用都等于当前时间的毫秒数    startTime = time;    //当是500的整数倍的时候，left值从0开始  elem.style.left = ((time - startTime)/10%500) + "px";}elem.onclick = function(){    (function animloop(){      render();      //这里利用requestAnimFrame方法来控制渲染的帧数      requestAnimFrame(animloop);    })();};</script></body></html>

Demo2:

<!DOCTYPE html><html><head>    <meta charset="utf-8">    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">    <title>模拟进度条</title>    <style type="text/css">    #box{        height: 16px;        background-color: #f00;        color:#fff;    }    </style></head><body><div id="box">0%</div><input type="button" name="" value="加载" id="btn"><script type="text/javascript">window.requestAnimationFrame = window.requestAnimationFrame || window.mozRequestAnimationFrame || window.webkitRequestAnimationFrame || window.msRequestAnimationFrame;var oBox = document.getElementById("box"),    oBtn = document.getElementById("btn"),      progress = 0;function requestAnim(timestamp){    progress += 1;    oBox.style.width = progress + 'px';    oBox.innerHTML = progress + '%';    if(progress<100){        requestAnimationFrame(requestAnim);    }}requestAnimationFrame(requestAnim);oBtn.addEventListener('click',function(){    oBox.style.width = "1px";    progress = 0;    requestAnimationFrame(requestAnim);},false);</script></body></html>

参考：
JavaScript 标准参考教程（alpha）
谈谈requestAnimationFrame的动画循环
requestAnimationFrame,Web中写动画的另一种选择
JS高级程序设计第3版

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