简单的转盘抽奖——CSS动画优化

2021-07-09 00:30:08

前言

前两天去一家公司面试，被问到一些小游戏的东西。面试官提到了刷红包还有抽奖这些怎么实现，当时简单说了下思路，回来之后想想还是说的太轻描淡写了，干说不做就是耍流氓，所以就做了一个（Demo & 源码）。启动方式：手指在转盘上滑动，转盘转动。这里没有像一般的抽奖程序一样在后台指定抽奖结果，结果完全由你的手速决定的（老板哭了。。。）

界面

界面很简单，网上搜个图片或者直接搜个 demo 就有了，当然自适应也是必须的。这里用了 Rem 来实现自适应，所有尺寸单位均用 rem，改变 html 节点的 font-size 即可实现全屏缩放，这里设置的是当屏幕宽度小于420px的时候转盘尺寸与屏宽城正比，当屏宽大于420px的时候转盘尺寸固定。更多关于rem实现自适应的内容，可以看看这里：Here。

动效与交互

网上看到的demo大多数是点击启动的，就想着换个交互方式，用触屏滑动的方式启动。这里很容易就能想到以滑屏速度转动转盘，转动时给一个负加速度就可以实现减速了。这里要注意用户体验，为了让人有一个顺畅的感觉，启动的速度必须要相当的快，结尾的时候要慢慢的减速，营造抽奖的紧张气氛。所以加速度是有一个先大后小的变化，跟CSS中的 ease-out 一样的效果。代码如下：

var rotate = document.getElementById('imgs');

var speed = vspeed = 0,

    x0 = y0 = t0 = x1 = y1 = t1 = null;

(function(){

    var lastTime = 0;

    var vendors = ['ms', 'moz', 'webkit', 'o'];

    for(var x = 0; x < vendors.length && !window.requestAnimationFrame; ++x){

        window.requestAnimationFrame = window[vendors[x]+'RequestAnimationFrame'];

        window.cancelAnimationFrame = window[vendors[x]+'CancelAnimationFrame'] || window[vendors[x]+'CancelRequestAnimationFrame'];

    };

    if(!window.requestAnimationFrame){

        window.requestAnimationFrame = function(callback, element){

            var currTime = new Date().getTime();

            var timeToCall = Math.max(0, 16 - (currTime - lastTime));

            var id = window.setTimeout(function() { callback(currTime + timeToCall); }, timeToCall);

            lastTime = currTime + timeToCall;

            return id;

        };

    };

    if (!window.cancelAnimationFrame){

        window.cancelAnimationFrame = function(id){

            clearTimeout(id);

        };

    };

})(); // Setup requestAnimationFrame when it is unavailable.

document.addEventListener('touchmove', function (e) {

    e.preventDefault();

});

rotate.addEventListener('touchstart', function (e) {

    if (e.touches.length == 1) {

        x0 = e.targetTouches[0].clientX;

        y0 = e.targetTouches[0].clientY;

        t0 = new Date().getTime();

    }

});

rotate.addEventListener('touchend', function (e) {

    var that = this,

        l = 0,

        angle = 0,

        timerID = null;

    x1 = e.changedTouches[0].clientX;

    y1 = e.changedTouches[0].clientY;

    t1 = new Date().getTime();

    l = Math.sqrt(Math.pow(x1-x0,2) + Math.pow(y1-y0,2));

    speed = l/(t1-t0)*20;

    if (speed < 10) return;

    vspeed = 0.5;

    var roll = function () {

        angle += speed;

        that.style.transform = 'rotateZ(' + angle + 'deg)';

        switch (true){

            case speed < -0.3:

                window.cancelAnimationFrame(timerID);

                return;

            case speed < 10 && vspeed > 0.1:

                speed -= vspeed;

                vspeed -= 0.03;

                break;

            default:

                speed -= vspeed;

                break;

        }

        timerID = window.requestAnimationFrame(roll);

    };

    roll();

});

这里动画用的还是 h5 的 requestAnimationFrame 来实现，对于不支持 requestAnimationFrame 的浏览器也做了兼容。

编程还是相当简单的，难点在于参数的调整，要调整速度控制整个转动周期不能过长过短，而最麻烦的应该是最后减速阶段的加速度调整了。最后阶段太快了就没有紧张的气氛，太慢了又会有卡顿的感觉，尤其在国产移动浏览器上表现得更为明显。

性能优化

在没性能优化前，在国产的移动浏览器上卡顿得简直瞎了眼，优化是必须的。

常规做法：分层，动态元素与静态元素分离，也就是转盘绝对定位、单独占一个层，这样的话动态元素的变化不会影响到静态元素的布局，减少重绘。这个优化很基础，写页面的时候就已经实施了，可见问题并不在此。另外之前一直听说要用 CSS3d 变换的方法强制使用 GPU 渲染页面提高性能，但是代码上我已经写了 'rotateZ(）'，应该已经开启了硬件渲染了，不知道问题在哪，如何解决。空想也是无用，赶紧用 chrome developer 测试了一下：

可以看到数据其实还是相当不错的，脚本、渲染和绘图所占时间还比较合理的，但是问题会出在哪里呢？当然是国产浏览器身上了，那怎么去优化呢？再用 chrome 的渲染检测工具看看吧。打开方式：

见名知义，第一项可以检测页面的绘制刷新（重绘），第二项显示图层边界，第三项是显示 FPS（Frame per Second，FPS，帧率），这几项重点关注。因为这个是单页应用，所以后面的滚动问题检测和媒体仿真就略过了。启动之后是这样的：

最前面的绿色遮罩表示重绘区域，四周还有一圈褐色的表示渲染层，启动动画的时候可以发现在绘制动画时事实上转盘元素在不断重绘，这应该是问题的关键。但怎么解决呢？很多文章在介绍使用 GPU 渲染时候都会提到下面这两句样式：

backface-visibility: hidden;

perspective: 1000;

试着用了这两句之后，立马出现了效果，旋转的时候不再出现绿色的重绘框了：

再回到某国产移动浏览器上测试，终于没有那种死活转不起来的感觉了，感觉跟原生应用差不多了，其实原生应用无非也是用了 GPU 渲染而已，当 web 能调用这些底层的话，性能上差别不会很大。这里面其实后面一句 perspective: 1000; 是多余的，设这么大的透视距离目的是为了减弱 3D 效果，减少计算量，而转盘转动本来就没 3D 效果，所以这里是没效果的。

主要是 backface-visibility: hidden 起作用。backface 就是元素背面，元素和医院照的X光片一样，正反两面都可以看。隐藏背面的意思就是转过来是空白的，什么也没有。如果不设置这个的话，浏览器会连物体的背面也渲染出来。由于转盘元素上面还叠加有指针元素，如果不指定隐藏背面的话，那浏览器就将转盘覆盖的范围全部重绘，比如说我绕 X 或者 Y 轴旋转，既然画出转盘还要画出指针，那肯定是要重绘这一大块页面的。至于隐藏背面之后为何不再发生渲染层的重绘，这个可能跟浏览器的渲染策略有关，这里浏览器应该会按照最优解去重绘所需的层，不变的层仍然保留，最后做合成算法。这一块我也还不甚了解，这些只是我个人的理解，有不当之处请务必指正！

PS：后续发现只要设置了 backface-visibility: hidden，根本不需要开启 GPU，直接用 2D 旋转也能得到非常好的效果！

邓爷爷说得对，实践是检验真理的唯一标准！

参考资料：

1）Accelerated Rendering in Chrome： http://www.html5rocks.com/en/tutorials/speed/layers/

2）App performance validation： https://developer.mozilla.org/en-US/Apps/Fundamentals/Performance/App_performance_validation

3）被解放的GPU CSS3动画加速： http://www.cnblogs.com/sunshq/p/4878019.html

4）【Web动画】CSS3 3D 行星运转 && 浏览器渲染原理： http://www.cnblogs.com/coco1s/p/5439619.html#3420358

5）Web animations on large screens： https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Mozilla/Firefox_OS_for_TV/Web_animations_on_large_screen

以上，码字不易，随手点赞哈

（图片出处：小周）

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