CSS3实现柱状图的3D立体动画效果

2024-04-09 08:06:16

这篇文章所实现的动画效果起源于一个小小的想法，这个想法来自于另一个网站的一篇文章，它介绍了如何在网页中使用css、图片和JavaScript创建立体的柱状图。在阅读了那篇文章之后，我想挑战一下，尝试使用纯css来实现相同的效果。一开始的难点在于创建一个六面半透明的立方体，而后面的难点在于如何创建一个完整的带有动画效果的3D柱状图。下面，我们就一起来看一下如何解决这些难点。

让我们先列举一些要实现的要求，我们所实现的柱状图应该是：

背景独立（即柱状图与背景互不影响）
自适应的（柱子数量的多少不会影响布局）
可缩放（如矢量图一样）
易于定制（颜色、尺寸和比例）

计划是任何项目中最重要的一个部分。所以我们要先制定一个计划。

在实际编码之前，我通常会列出项目中我会遇到的潜在挑战和解决这些挑战的方案，然后重复这个过程，直到我得到一个看起来可以执行的策略的东西。下面是我为这个项目提出的挑战列表和解决方案：

挑战1 - 带有可伸缩内核的柱子

我们知道：

一个柱状图是由6个面组成的立体图形
这个柱状图的内核是可以垂直伸缩的，并且有一个选项可以隐藏它

所以，我们需要：

一个div，生成柱状图的三个面（背部、底部、左侧）
一个div，生成柱状图的另三个面（正面、顶部、右侧）
一个div，生成内核柱体的三个面，与上面的第二个div类似，但是它的z-index值要小
一个div，作为容器，用于定位以上的三个组件，并且在右下角实现一个实色的背景
一个div，带有overflow: hidden的容器，用于内核柱体的高度为0时，隐藏它。

总共有五个div。

你可能想知道为什么我们需要两个容器？嗯，这是一个不好解释的问题，但我会尝试着说明清楚。

每个柱体我们需要至少一个容器（以保证前三个div的位置），由于我们的柱体内核是可伸缩的，所以我们使用百分比来操纵内核的高度，这就要求容器的高度等于条形图Y轴的高度。

这看起来很好，但是，有另外一个问题，应该有一个选项可以隐藏移动中的内核，这意味着它应该“低于柱体”并且隐藏。你可能会说有一个解决方法 - overflow: hidden，是的，但是它不适用于这里的容器，因为它的高度要比实际的柱体高度短，这就是我们为什么要添加另一个容器的原因。

希望我说清楚了，下面我们继续。

挑战2 - 坐标轴

坐标轴应该：

是一个三维立体坐标轴，它包含3个面（背景面，X轴面，Y轴面）
背景独立
自适应柱体的数量和属性（width，height等）
外侧有X轴与Y轴的文字标签

所以，我们需要：

一个无序列表
X轴标签的每个列表项内有一个span元素
每个列表项中有一个柱体
Y轴标签内包含一个无序列表

实现

现在我们有了一个总体的计划，让我们把它转换成代码。

请注意，文章中的代码没有写浏览器前缀。在实际的项目中请不要省略。

挑战1 - 带有可伸缩内核的柱子

<div class="bar-wrapper">
  <div class="bar-container">
    <div class="bar-background"></div>
    <div class="bar-inner">50</div>
    <div class="bar-foreground"></div>
  </div>
</div>

让我们再次回顾每个元素的用途：

bar-wrapper – 当.bar-inner滑动到柱体的下方时隐藏它
bar-container – 作为.bar-foreground, .bar-inner, .bar-foreground定位的参考元素，并设置底角的背景颜色
bar-background – 生成柱状图的三个面（背部、底部、左侧）
bar-inner – 最重要的部分 – 柱子内核
bar-foreground – 生成柱状图的另三个面（正面、顶部、右侧）

首先，让我们设置容器的样式。

/* Bar wrapper容器 - 当内核低于柱体高度时隐藏内核，必需的 */
.bar-wrapper {
  overflow: hidden;
}
/* Bar container容器 - 这家伙是柱形图里真正的家长——子元素都是相对于它定位的。 */
.bar-container {
  position: relative;
  margin-top: 2.5em;
  width: 12.5em;
}
/* 右下角的小块 - 确保内核向下滑动时右下角被“切割” */
.bar-container:before {
  content: "";
  position: absolute;
  z-index: 3;

  bottom: 0;
  right: 0;

  width: 0;
  height: 0;
  border-style: solid;
  border-width: 0 0 2.5em 2.5em;
  border-color: transparent transparent rgba(183,183,183,1);
}

请注意，我们将.bar-container的宽度设置为12.5em。这个数字是柱体的正面和右侧宽度的总和-在我们的示例中，它是10+2.5=12.5。

我们还使用border属性来创建三角形，并将其放置在 .bar-container的右下角，以确保内核的侧边在垂直移动时能被“切割”。我们使用：before伪类来生成这个元素。

下面我们来设置.bar-background：

/* 背面 */
.bar-background {
  width: 10em;
  height: 100%;
  position: absolute;
  top: -2.5em;
  left: 2.5em;
  z-index: 1;
}

.bar-background:before,
.bar-background:after {
  content: "";
  position: absolute;
}

/* 底面 */
.bar-background:before {
  bottom: -2.5em;
  right: 1.25em;
  width: 10em;
  height: 2.5em;
  transform: skew(-45deg);
}

/* 左后面 */
.bar-background:after {
  top: 1.25em;
  right: 10em;
  width: 2.5em;
  height: 100%;

  /* 仅倾斜Y轴 */
  transform: skew(0deg, -45deg);
}

如你所见，我们将.bar-background向上和向右移动2.5em。当然，我们把左后面和底面倾斜45度。请注意，:after伪元素中将第一个倾斜值设置为0deg，第二个设置为-45度，这样只倾斜元素的Y轴。

接着来设置.bar-foreground：

/* 前面 */
.bar-foreground {
    z-index: 3; /* 在 .bar-background 和.bar-inner 之上 */
}
.bar-foreground,
.bar-inner {
  position: absolute;
  width: 10em;
  height: 100%;
  top: 0;
  left: 0;
}

.bar-foreground:before,
.bar-foreground:after,
.bar-inner:before,
.bar-inner:after {
  content: "";
  position: absolute;
}

/* 右前面 */
.bar-foreground:before,
.bar-inner:before {
  top: -1.25em;
  right: -2.5em;
  width: 2.5em;
  height: 100%;
  background-color: rgba(160, 160, 160, .27);

  transform: skew(0deg, -45deg);
}

/* 前面 */
.bar-foreground:after,
.bar-inner:after {
  top: -2.5em;
  right: -1.25em;
  width: 100%;
  height: 2.5em;
  background-color: rgba(160, 160, 160, .2);

  transform: skew(-45deg);
}

这里没什么新鲜的，一切都和.bar-background的样式一样，只是方向不同。

其中，部分的样式同时应用在了.bar-foreground和.bar-inner元素上，因为它们的样子是完全相同的。

好了，下面我们继续设置内核的样式。

.bar-inner {
  z-index: 2; /* 在.bar-background的上面 */
  top: auto; /* 重置 top属性 */
  background-color: rgba(5, 62, 123, .6);
  height: 0;
  bottom: -2.5em;
  color: transparent; /* 隐藏文字 */

  transition: height 1s linear, bottom 1s linear;
}

/* 右面 */
.bar-inner:before {
  background-color: rgba(5, 62, 123, .6);
}

/* 上面 */
.bar-inner:after {
  background-color: rgba(47, 83, 122, .7);
}

好了，柱体的样式就设置好了，接下来我们来看坐标轴。

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挑战2 - 坐标轴

<ul class="graph-container">
  <li>
    <span>2011</span>
    <-- 此处显示柱状图图的html标记 -->
  </li>
  <li>
    <span>2012</span>
    <-- 此处显示柱状图图的html标记 -->
  </li>
  <li>
    <ul class="graph-marker-container">
      <li><span>25%</span></li>
      <li><span>50%</span></li>
      <li><span>75%</span></li>
      <li><span>100%</span></li>
    </ul>
  </li>
</ul>

如您所见，我们在项目中使用无序列表和span元素来定位X轴和Y轴标签。

/** 坐标轴容器 **/
.graph-container {
  position: relative; 
  display: inline-block; 
  padding: 0; 
  list-style: none; /* 去除列表元素自带的小黑点 */

  /* 背景 */
  background-image: linear-gradient(left , rgba(255, 255, 255, .3) 100%, transparent 100%);
  background-repeat: no-repeat;
  background-position: 0 -2.5em;
}

这里有一个小点，我们使用线性渐变填充容器背景并将其提升2.5em，为什么？因为坐标轴的底端（我们将在下一个样式中设置）高度是2.5em。而且坐标轴倾斜了45度，所以右下角有一个空白区域。

坐标轴的X轴样式：

/* X轴 */
.graph-container:before {
  position: absolute;
  content: "";

  bottom: 0;
  left: -1.25em; /* 倾斜会将它向左推，所以我们将它向相反的方向移动一点。 */

  width: 100%; /* 确保它和整个组件一样宽 */

  height: 2.5em;
  background-color: rgba(183, 183, 183, 1);

  transform: skew(-45deg);
}

我们把它倾斜45度，然后向左移动一点，以确保它的位置正确。

坐标轴的Y轴样式：

/* Y轴 */
.graph-container:after {
  position: absolute;
  content: "";

  top: 1.25em; /* 倾斜会将其向上推，因此我们将其向下移动一点。 */
  left: 0em;

  width: 2.5em;
  background-color: rgba(28, 29, 30, .4);

  transform: skew(0deg, -45deg);
}

这里没什么特别的。一样将元素倾斜45度，然后向下推一点，以便正确定位。

坐标轴的基本设置就是这些，接下来我们继续设置列表项里面的样式：

.graph-container > li {
  float: left; /* 水平排列 */
  position: relative; 
}
.graph-container > li:nth-last-child(2) {
  margin-right: 2.5em;
}
/* X轴的文字标签 */
.graph-container > li > span {
  position: absolute;
  left: 0;
  bottom: -2em;
  width: 80%; 
  text-align: center;

  font-size: 1.5em;
  color: rgba(200, 200, 200, .4);
}

这里有两个要注意的点。首先，我们使用浮动将柱体水平排列。通常情况下都应该非常小心地使用浮动，它会带来高度塌陷等布局问题。所以，在这里你可以尝试变为设置display:inline-block来实现。

第二，我们在最后一个柱体上添加了一些右边距。这样我们就可以确保给坐标轴底部留出足够的空间，试着去掉它，你就会明白我的意思。

OK，我们就快完成了。最后要做的是添加Y轴的文字标记。

/* 文字标记的容器 */
.graph-container > li:last-child {
  width: 100%;
  position: absolute;
  left: 0;
  bottom: 0;
}

/* Y轴文字标记列表 */
.graph-marker-container > li {
  position: absolute;
  left: -2.5em;
  bottom: 0;
  width: 100%;
  margin-bottom: 2.5em;
  list-style: none;
}

/* Y轴线条常规样式 */
.graph-marker-container > li:before,
.graph-marker-container > li:after {
  content: "";
  position: absolute;
  border-style: none none dotted;
  border-color: rgba(100, 100, 100, .15);
  border-width: 0 0 .15em;
  background: rgba(133, 133, 133, .15);
}

/* Y轴侧线 */
.graph-marker-container > li:before {
  width: 3.55em;
  height: 0;
  bottom: -1.22em;
  left: -.55em;
  z-index: 2; 
  transform: rotate(-45deg);
}

/* Y轴背景线 */
.graph-marker-container li:after {
  width: 100%;
  bottom: 0;
  left: 2.5em;
}

/* Y轴文本标签 */
.graph-marker-container span {
  color: rgba(200, 200, 200, .4);
  position: absolute;

  top: 1em;
  left: -3.5em; 
  width: 3.5em; 

  font-size: 1.5em;
}

如您所见，我们将文字标记容器的宽度设置为100%，使得背景线能够覆盖整个坐标轴，使用虚线边框设置Y轴线条的样式并定位span元素，使文字标签位于坐标轴的外侧。使用:before和:after伪元素，可以减少HTML的代码量，让页面保持干净。

到这里，我们已经完成了柱状图的所有样式设置，但是我们缺少一些重要的变量——大小、颜色和条形填充值！上面说过我们的图表是可定制的，所以，我决定不把变量和其他代码混合在一起，这样你就可以更方便的自定义它们了。

/****************
 * 尺寸        *
 ****************/
 /* 图表的整体大小 */
.graph-container,
.bar-container {
  font-size: 8px;
}
/* 柱体的高度 */
.bar-container,
.graph-container:after,
.graph-container > li:last-child {
  height: 40em;
}

/****************
 * 间距      *
 ****************/
/* 柱体的间距 */
.graph-container > li .bar-container {
  margin-right: 1.5em;
}
/* 第一个柱体的左边距 */
.graph-container > li:first-child {
  margin-left: 1.5em;
}
/* 最后一个柱体的右边距 */
.graph-container > li:nth-last-child(2) .bar-container {
  margin-right: 1.5em;
}

/****************
 *    颜色    *
 ****************/
/* 柱体的背面颜色 */
.bar-background {
  background-color: rgba(160, 160, 160, .1);
}
/* 柱体的底面颜色 */
.bar-background:before {
  background-color: rgba(160, 160, 160, .2);
}
/* 柱体的左后面颜色 */
.bar-background:after {
  background-color: rgba(160, 160, 160, .05);
}
/* 柱体的正面颜色 */
.bar-foreground {
  background-color: rgba(160, 160, 160, .1);
}
/* 内核的颜色 */
.bar-inner,
.bar-inner:before { background-color: rgba(5, 62, 123, .6); }
.bar-inner:after { background-color: rgba(47, 83, 122, .7); }

/*************************************
 *   内核的高度                      *
 *************************************/
.graph-container > li:nth-child(1) .bar-inner { height: 25%; bottom: 0; }
.graph-container > li:nth-child(2) .bar-inner { height: 50%; bottom: 0; }
.graph-container > li:nth-child(3) .bar-inner { height: 75%; bottom: 0; }

在下载的源码中，您将无法找到这一部分代码，因为我在那里做了一些更有趣的事情——我使用了单选按钮让您在不修改代码的情况下使用变量。但是，如果您只需要定制一个静态图形，那么就从上面获取代码片段，并根据您的喜好对其进行定制。

总结
让我们回顾一下文章中介绍的一些CSS规范/技术。

transform:skew（）和transform:rotate（）用于倾斜和旋转元素，它们组合起来使元素模拟产生三维立体的效果。
:before和:after伪元素可以保持HTML标记相对干净
:nth-last-child（）和:not是针对特定列表项的伪类，可以避免向HTML中添加额外的类/id。
linear-gradient和background-position一起使用可以实现背景的部分填充
rgba（）可以实现具有透明度的颜色
border属性可以创建三角形形状

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