关于动画，你需要知道的

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这是我今年为新人设计的一门课程的文字精简版，完整的PPT可参考：http://matrix.h5jun.com/slide/show?id=117

简单的 JS 动画

在浏览器里，动画实现的基本原理非常简单明了，其实就是采用定时器改变显示元素的一些属性的过程。不管是JavaScript操作DOM的动画，还是CSS3动画，还是Canvas动画，或者SVG动画，区别只是使用的API、何种定时器，影响什么环境（DOM/Canvas/SVG/WebGL）。

基本动画

var deg = 0;

block.addEventListener("click", function(){

var self = this;

requestAnimationFrame(function change(){

self.style.transform = "rotate(" + (deg++) +"deg)";

requestAnimationFrame(change);

});

上面的例子里，我们使用了定时器 requestAnimationFrame，requestAnimationFrame 是浏览器专为渲染刷新设计的定时器接口，在早期版本的浏览器里，我们可以用 setTimeout 或者 setInterval 来代替它。定时器改变了方块元素的角度，每一次定时器触发我们就刷新并增加一次它的角度值，这样就产生了方块不断旋转的动态效果。

这就是我们需要的动画，几行原生JS代码就够了，是不是很简单呢？

事实上，上一节的动画不是最佳的实现方法。它存在着几个明显的改进点。

简单动画的问题

首先，requestAnimationFrame（或者setTimeout、setInterval等其他定时器）并不能保证严格在某个时间点被触发。还记得JavaScript的单线程非阻塞模型吧？如果requestAnimationFrame被其他任务给阻塞了，那么动画就会变慢:

“变慢”的动画

var deg = 0;

block.addEventListener("click", function(){

setInterval(function(){

var i = 0;

var t = Date.now();

while(++i 200000000); //模拟耗时操作

console.log(Date.now() - t);

}, 100);

var self = this;

requestAnimationFrame(function change(){

self.style.transform = "rotate(" + (deg++) +"deg)";

requestAnimationFrame(change);

});

上面的动画，因为有其他的定时器耗时的操作，导致动画变慢。

其次，一个更加麻烦的问题是，上面的动画我们通过定时器给旋转角度增量的方式，或者说得更泛一点（暂时忽略前面那个定时器触发时间不确定的问题），我们通过定义速度的方式来改变动画，这会导致我们很难精确控制动画时间和动画的幅度。像前面这种匀速运动其实还好，如果做一些复杂的变速运动，按照我们的定义方式，我们本该设置的元素属性值将会类似于求积分，然而时间又不连贯。

正弦曲线运动

var x = 0, y = 0;

block.addEventListener("click", function(){

var self = this;

requestAnimationFrame(function change(){

self.style.transform = "translate(" +

(x++) + "px," + 100 * Math.cos(Math.PI * (y++/180)) + "px)";

requestAnimationFrame(change);

});

上面的动画由于时间不连贯绘制出来的曲线只能近似等于正弦曲线。

动画是“位移”关于“时间”的函数

动画，是位移关于时间的函数：(s = f(t))

所以，我们不该采用增量的方式来执行动画，为了更精确地控制动画，更合适的方式是将动画与时间联系起来：

动画与时间关联

function startAnimation(){

var startTime = Date.now();

requestAnimationFrame(function change(){

var current = Date.now() - startTime;

console.log("动画已执行时间: %fms", current);

requestAnimationFrame(change);

});

}

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：

动画时间归一化表示

function startAnimation(duration, isLoop){

var startTime = Date.now();

requestAnimationFrame(function change(){

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

if(p >= 1.0){

if(isLoop){

startTime += duration;

p -= 1.0;

}else{

p = 1.0;

}

console.log("动画已执行进度: %f", p);

if(p 1.0){

requestAnimationFrame(change);

}

});

}

我们可以用时间来控制动画：

用时间来控制动画周期精确在1秒

block.addEventListener("click", function(){

var self = this, startTime = Date.now(),

duration = 1000;

setInterval(function(){

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

self.style.transform = "rotate(" + (360 * p) +"deg)";

}, 1000/60);

});

让滑块在2秒内向右匀速移动200px

block.addEventListener("click", function(){

var self = this, startTime = Date.now(),

distance = 200, duration = 2000;

requestAnimationFrame(function step(){

var p = Math.min(1.0, (Date.now() - startTime) / duration);

self.style.transform = "translateX(" + (distance * p) +"px)";

if(p 1.0) requestAnimationFrame(step);

});

我们可以将通过时间控制动画与前面的简单增量的办法做一个对比：

时间 V.S. 增量

	时间	增量
幅度控制	√	√
时间控制	√	X
幅度控制	√	√
不延迟	√	X
不掉帧	X	√

变速运动

变速运动可以模拟一些物理效果、曲线运动，以及其他的一些非均匀变化的特效。

匀加速运动

加速度恒定，速度从0开始随时间增加而均匀增加。

(t = T cdot p)
(s_t = S cdot p ^ {2} = (frac{S}{T^2}) t^2 )
(v = frac{2S}{T^2} cdot t = frac{2Sp}{T})
(a = frac{2S}{T^2} )

通过推导可以得到匀减速运动的位移时间公式：(s_t = Sp^2)

滑块在2秒内向右匀加速移动200px，速度从0开始

block.addEventListener("click", function(){

var self = this, startTime = Date.now(),

distance = 200, duration = 2000;

requestAnimationFrame(function step(){

var p = Math.min(1.0, (Date.now() - startTime) / duration);

self.style.transform = "translateX("