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浅谈原生JavaScript的动画和特效

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一、JavaScript中的动画原理

动画效果的实现总的来说可分为两种,一种是利用纯css实现,该方法在css3成熟后广泛应用；另外一种是通过JavaScript（或者一些封装的库如jQuery的animate方法）间接的操作css样式,每隔几秒执行一次。这里主要讲的是原生js里面的动画:

1、常用的动画方式

  1. JavaScript动画用的最多的3个方法是setInterval()、setTimeout()以及requestAnimationFrame():
  2. 延时器setTimeout()和定时器setInterval ()主要是自身会执行动画效果,它们里面有回调函数function和时间参数,然后通过设置事件就可以用了;
  3. requestAnimationFrame(回调函数):它是一个全局函数，接收一个回调函数作为参数，在调用该函数后，它会要求浏览器根据自己的频率进行一次重绘，在即将开始的浏览器重绘时，会调用这个函数，并会给这个函数传入调用回调函数时的时间作为参数。
    • 值得一提的是，该方法跟setTimeout()特别类似，它的功效也是一次性的，若想达到动画效果，则必须连续不断的调用该函数，所以它应是setTimeout的性能增强版。
    • requestAnimationFrame与 setTimeout的区别 是用户指定的，而 requestAnimationFrame 是浏览器刷新频率决定的，一般遵循 W3C 标准，它在浏览器每次刷新页面之前执行。

4.清除动画效果：setTimeout()的清除是clearTimeout()，setInterval()的清除是clearInterval()，requestAnimationFrame()的清除则是使用cancelAnimationFrame() 

     <button  id="btn">清除</button>

        var id;
　　　　<script>

        var time = new Date();

        requestAnimationFrame(function step(){

            console.log(new Date() - time);

            time = new Date();

            id = requestAnimationFrame(step);

        });

        btn.onclick = function (){

            cancelAnimationFrame(id )

        }    
　　　　</script>

2、简单动画的一些坑

  1. setTimeout和setInterval即使是0毫秒执行也会有延迟效果，请看下面的代码 
      console.log("1");
    
        setTimeout(function(){
    
          console.log("3")
    
         },0);
    
         console.log("2");
    
    //结果是1 2 3

    为什么结果不是1 3 2呢，这其实主要是因 为：JavaScript引擎是单线程运行的,浏览器无论在什么时候都只且只有一个线程在运行JavaScript程序，所以由于受到JavaScript的单线程关系，像setTimeout、setInterva、来自浏览器内核的其他线程如鼠标点击、Ajax异步请求等都得排队等待JavaScript引擎的处理（当线程中没有执行任何同步代码的前提下才会执行异步代码 ），因此就算setTimeout和 setInterva 的时间为0，但它原理任然是不变的，也会将其加入到队列末尾，0秒后执行。

  2. 简单动画的变慢问题

当setTimeout、setInterval甚至是requestAnimationFrame在循环里面要做很长的处理时，就会出现动画时间变慢的结果，使它本该在固定时间内结束而结果却是不尽人意的延迟 

 function step() {

            var temp = div.offsetLeft + 2;

            div.style.left = temp + "px";

            window.requestAnimationFrame(step);

            for (var i = 0; i < 50000; i++) {

            console.log("等待我执行完才能执行")

            }

        }

        window.requestAnimationFrame(step);

3、填坑

1.动画变慢的结果其实是采用增量的方式来执行了动画，为了更精确的控制动画，更合适的方法是将动画与时间关联起来

2.动画通常情况下有终止时间，如果是循环动画，我们也可以看做特殊的——当动画达到终止时间之后，重新开始动画。因此，我们可以将动画时间归一(Normalize)表示： 

//duration 是动画执行时间   isLoop是否为循环执行。

        function startAnimation(duration, isLoop){

          var startTime = Date.now();

          requestAnimationFrame(function change(){

            // 动画已经用去的时间占总时间的比值

            var p = (Date.now() - startTime) / duration;

            if(p >= 1.0){

              if(isLoop){ // 如果是循环执行，则开启下一个循环周期。并且把开始时间改成上个周期的结束时间

                startTime += duration;

                p -= 1.0; //动画进度初始化

              }else{

                p = 1.0;    //如果不是循环，则把时间进度至为 1.0 表示动画执行结束

              }

            }

            console.log("动画已执行进度", p);

            if(p < 1.0){ //如果小于1.0表示动画还诶有值完毕，继续执行动画。

              requestAnimationFrame(change);

            }

          });

        }

做个小栗子：用时间控制动画周期精确到2s中

二、常见动画效果实现

1、 匀速水平运动

用时间来控制进度 s=S∗p

2、匀加速(减速)运动

  • 加速度恒定，速度从0开始随时间增加而均匀增加。
  • 匀加速公式：大写S：要移动的总距离 p：归一化的时间进度 s=S∗p*p

  • 匀减速运动公式：s=S∗p∗(2−p)

3、水平抛物运动

匀速水平运动和自由落体运动的组合

4、正弦曲线运动

正弦运动：x方向匀速，垂直方向是时间t的正弦函数

5、圆周运动

圆周运动公式：x=R.sin(2∗π∗p),y=R.cos(2∗π∗p)

总结：

js原生的动画效果主要有setInterval()、setTimeout()以及requestAnimationFrame()这三种方法，通过设定时间可以对动画做一些简单的效果，但也会出现一些坑，比如它们在循环里面如果要做很长的处理时，就会出现动画时间变慢的结果，这时我们可以采用增量的方式来执行动画，将动画与时间关联起来；

在运动效果方面，我们可以通过各种运动公式，采用归一化时间来控制进度，从而实现运动效果。

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