HTML5 手势检测原理和实现

作者: 45a7192a6d1f | 来源:发表于2019-08-21 13:49 被阅读1次

    手势

    常用的 HTML5 手势可以分为两类,单点手势和两点手势。单点手势有 tap(单击),double tap(双击),long tap(长按),swipe(挥),move(移动)。两点手势有 pinch(缩放),rotate(旋转)。

    接下来我们实现一个检测这些手势的 javaScript 库,并利用这个手势库做出炫酷的交互效果。

    移动

    关于移动手势检测我们这里不再赘述。总结一下就是在每次touchmove事件发生时,把两个位移点之间的坐标位置相减,就可以了。

    单击(tap)

    手势检测的关键是用 touchstart,touchmove,touchend 三个事件对手势进行分解。

    那么怎么分解单击事件呢?

    1. 在 touchstart 发生时进入单击检测,只有一个接触点。因为单击事件限制为一个手指的动作。
    2. 没有发生 touchmove 事件或者 touchmove 在一个很小的范围(如下图)。限制 touchmove 在一个很小范围,是为了给用户一定的冗余空间,因为不能保证用户手指在接触屏幕的时候不发生轻微的位移。

    3.touchend 发生在 touchstart后的很短时间内(如下图)。这个时间段的阈值是毫秒级,用来限制手指和屏幕接触的时间。因为单击事件从开始到结束是很快的。


    有了上面的流程,就可以开始实现 tap 事件监测了。

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    _getTime() {
    
      return new Date().getTime(); 
    
    }
    
    _onTouchStart(e) {
    
        //记录touch开始的位置
    
        this.startX = e.touches[0].pageX;
    
        this.startY = e.touches[0].pageY;
    
        if(e.touches.length > 1) {
    
          //多点监测
    
          ...
    
        }else {
    
          //记录touch开始的时间
    
          this.startTime = this._getTime();
    
        }
    
     }
    
    _onTouchMove(e) {
    
      ...
    
      //记录手指移动的位置
    
      this.moveX = e.touches[0].pageX;
    
      this.moveY = e.touches[0].pageY;
    
      ...
    
    }
    
    _onTouchEnd(e) {
    
      let timestamp = this._getTime();
    
      if(this.moveX !== null && Math.abs(this.moveX - this.startX) > 10 ||
    
        this.moveY !== null && Math.abs(this.moveY - this.startY) > 10) {
    
          ...
    
      }else {
    
        //手指移动的位移要小于10像素并且手指和屏幕的接触时间要短语500毫秒
    
        if(timestamp - this.startTime < 500) {
    
          this._emitEvent('onTap')
    
        }
    
      }
    
    }
    
    

    双击(double tap)

    和单击一样,双击事件也需要我们对手势进行量化分解。

    1. 双击事件是一个手指的行为。所以在 touchstart 时,我们要判断此时屏幕有几个接触点。

    2. 双击事件中包含两次独立的单击行为。理想情况下,这两次点击应该落在屏幕上的同一个点上。为了给用户一定的冗余空间,将两次点击的坐标点距离限制在10个像素以内。


    3. 双击事件本质是两次快速的单击。也即是说,两次点击的间隔时间很短。通过一定的测试量化后,我们把两次单击的时间间隔设为300毫秒。


    注意双击事件中我们检测了相邻两个 touchstart 事件的位移和时间间隔。

    
    _onTouchStart(e) {
    
      if(e.touches.length > 1) {
    
      ...
    
      } else {
    
        if(this.previousTouchPoint) {
    
          //两次相邻的touchstart之间距离要小于10,同时时间间隔小于300ms
    
          if( Math.abs(this.startX -this.previousTouchPoint.startX) < 10  &&
    
              Math.abs(this.startY - this.previousTouchPoint.startY) < 10 && 
    
              Math.abs(this.startTime - this.previousTouchTime) < 300) {
    
                this._emitEvent('onDoubleTap');
    
              }
    
        }
    
        //保存上一次touchstart的时间和位置信息
    
        this.previousTouchTime = this.startTime;
    
        this.previousTouchPoint = {
    
            startX : this.startX,
    
            startY : this.startY
    
         };
    
      }
    
    }
    
    

    长按(long press)

    长按应该是最容易分解的手势。我们可以这样分解:在 touchstart 发生后的很长一段时间内,如果没有发生 touchmove 或者 touchend 事件,那么就触发长按手势。

    1. 长按是一个手指的行为,需要检测屏幕上是否只有一个接触点。
    2. 如果手指在空间上发生了移动,那么长按事件取消。
    3. 如果手指在屏幕上停留的时间超过800ms,那么触发长按手势。
    4. 如果手指在屏幕上停留的时间小于800ms,也即 touchend 在 touchstart 发生后的800ms内触发,那么长按事件取消。


    
    _onTouchStart(e) {
    
      clearTimeout(this.longPressTimeout);
    
      if(e.touches.length > 1) {
    
      }else {
    
        this.longPressTimeout = setTimeout(()=>{
    
          this._emitEvent('onLongPress');
    
        });
    
      }
    
    }
    
    _onTouchMove(e) {
    
      ...
    
      clearTimeout(this.longPressTimeout);
    
      ...
    
    }
    
    _onTouchEnd(e) {
    
      ...
    
      clearTimeout(this.longPressTimeout);
    
      ...
    
    }
    
    

    缩放(pinch)

    缩放是一个非常有趣的手势,还记得第一代iPhone双指缩放图片给你带来的震撼吗?虽然如此,缩放手势的检测却相对简单。

    1. 缩放是两个手指的行为,需要检测屏幕上是否有两个接触点。
    2. 缩放比例的量化,是通过两次缩放行为之间的距离的比值得到,如下图。


    所以缩放的核心是获取两个接触点之间的直线距离。

    
    //勾股定理
    
    _getDistance(xLen,yLen) {
       return Math.sqrt(xLen * xLen + yLen * yLen);
      }
    
    

    这里的xLen是两个接触点x坐标差的绝对值,yLen相应的就是y坐标差的绝对值。

    
    _onTouchStart(e) {
    
      if(e.touches.length > 1) {
    
        let point1 = e.touches[0];
    
        let point2 = e.touches[1];
    
        let xLen = Math.abs(point2.pageX - point1.pageX);
    
        let yLen = Math.abs(point2.pageY - point1.pageY);
    
        this.touchDistance = this._getDistance(xLen, yLen);
    
      } else {
    
        ...
    
      }
    
    }
    
    

    在_onTouchStart函数中获取并且保存 touchstart 发生时两个接触点之间的距离。

    
    _onTouchMove(e) {
    
      if(e.touches.length > 1) {
    
          let xLen = Math.abs(e.touches[0].pageX - e.touches[1].pageX);
    
          let yLen = Math.abs(e.touches[1].pageY - e.touches[1].pageY);
    
          let touchDistance = this._getDistance(xLen,yLen);
    
          if(this.touchDistance) {
    
            let pinchScale = touchDistance / this.touchDistance;
    
              this._emitEvent('onPinch',{scale:pinchScale - this.previousPinchScale});
    
              this.previousPinchScale = pinchScale;
    
          }
    
      }else {
    
        ...
    
      }
    
    }
    
    

    旋转(rotate)

    旋转手势需要检测两个比较重要的值,一是旋转的角度,二是旋转的方向(顺时针或逆时针)。

    其中旋转角度和方向的计算需要通过向量的计算来获取,本文不再展开。

    首先,需要获取向量的旋转方向和角度。

    
    //这两个方法属于向量计算
    
      _getRotateDirection(vector1,vector2) {
    
        return vector1.x * vector2.y - vector2.x * vector1.y;
    
      }  
    
      _getRotateAngle(vector1,vector2) {
    
        let direction = this._getRotateDirection(vector1,vector2);
    
        direction = direction > 0 ? -1 : 1;
    
        let len1 = this._getDistance(vector1.x,vector1.y);
    
        let len2 = this._getDistance(vector2.x,vector2.y);
    
        let mr = len1 * len2;
    
        if(mr === 0) return 0;
    
        let dot = vector1.x * vector2.x + vector1.y * vector2.y;
    
        let r = dot / mr;
    
        if(r > 1) r = 1;
    
        if(r < -1) r = -1;
    
        return Math.acos(r) * direction * 180 / Math.PI;
    
      }
    
    

    然后,我们在手指发生移动时,调用获取旋转方向和角度的方法。

    
    _onTouchStart(e) {
    
      ...  
    
      if(e.touches.length > 1) {
    
        this.touchVector = {
    
           x: point2.pageX - this.startX,
    
           y: point2.pageY - this.startY
    
         };
    
      }
    
      ...
    
    }
    
    _onTouchMove(e) {
    
      ...
    
      if(this.touchVector) {
    
            let vector = {
    
              x: e.touches[1].pageX - e.touches[0].pageX,
    
              y: e.touches[1].pageY - e.touches[0].pageY
    
            };
    
            let angle = this._getRotateAngle(vector,this.touchVector);
    
            this._emitEvent('onRotate',{
    
              angle
    
            });
    
            this.touchVector.x = vector.x;
    
            this.touchVector.y = vector.y;
    
          }
    
      ...
    
    }
    
    

    实战

    好了,我们的手势系统到这里就完成了。接下来要在实战中检验这套系统是否可靠,做一个简单的图片浏览器,支持图片缩放,旋转,移动,长按。

    首先,做好DOM规划,和“之前”一样,我们的事件监听机制并不直接作用在图片上,而是作用在图片的父元素上。

    然后,可以开始使用上面的手势检测系统了。

    
    render() {
    
        return (
    
          <Gestures onPinch={this.onPinch} onMove={this.onMove} onRotate={this.onRotate} onDoubleTap={this.onDoubleTap} onLongPress={this.onLongPress}>
    
            <div className="wrapper" >
    
              ![](https://img.haomeiwen.com/i2362670/f8b44d4b9101e8d6.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
    
            </div>
    
          </Gestures>
    
        );
    
      }
    
    

    由于我们的手势系统检测的增量,因此不能直接把增量应用在对象上,而是需要把这些增量累加。以旋转为例:

    
    onRotate(event) {
    
        //对增量进行累加
    
        this.angle += event.angle
    
        this.setState({
    
          angle:this.angle
    
        });
    
      }
    
    

    至此,我们的手势检测就完成了。

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