滑动效果的原理及实践一个滑动小插件

作者: yangjingzhuo | 来源:发表于2017-04-04 15:16 被阅读0次

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前言

移动端，滑动是很常见的需求。很多同学都用过swiper.js，本文从原理出发，实践出一个类swiper的滑动小插件ice-skating。

小插件的例子：

在写代码的过程中产生的一些思考：

滑动的原理是什么
怎么判断动画完成
事件绑定到哪个元素，可否使用事件委托优化
pc端和移动端滑动有何不同
正在进行的动画触摸时怎么取得当前样式
如何实现轮播

基本原理

滑动就是用transform: translate(x,y)或者transform: translate3d(x,y,z)去控制元素的移动，在松手的时候判定元素最后的位置，元素的样式应用transform: translate3d(endx , endy, 0)和transition-duration: time来达到一个动画恢复的效果。标准浏览器提供transitionend事件监听动画结束，在结束时将动画时间归零。

Note: 这里不讨论非标准浏览器的实现，对于不支持transform和transition的浏览器，可以使用position: absolute配合left和top进行移动，然后用基于时间的动画的算法来模拟动画效果。

html结构

举例一个基本的结构：

//example
<div class="ice-container">
    <div class="ice-wrapper" id="myIceId">
        <div class="ice-slide">Slide 1</div>
        <div class="ice-slide">Slide 2</div>
        <div class="ice-slide">Slide 3</div>
    </div>
</div>

transform: translate3d(x,y,z)就是应用在className为ice-slide的元素上。这里不展示css代码，可以在ice-skating的example文件中里查看完整的css。css代码并不是唯一的，简单说只要实现下图的结构就可以。

</div>

从图中可以直观的看出，移动的是绿色的元素。className为ice-slide的元素的宽乘于当前索引（offsetWidth * index），就是每次稳定时的偏移量。例如最开始transform: translate3d(offsetWidth * 0, 0, 0)，切换到slide2后，transform: translate3d(offsetWidth * 1, 0, 0)，大致就是这样的过程。

实践

源码位于ice-skating的dist/iceSkating.js。我给插件起名叫ice-skating，希望它像在冰面一样顺畅^_

兼容各模块标准的容器

以前我们会将代码包裹在一个简单的匿名函数里，现在需要加一些额外的代码来兼容各种模块标准。

(function (global, factory) {
    typeof exports === 'object' && typeof module !== 'undefined' ? factory(exports) :
    typeof define === 'function' && define.amd ? define(['exports'], factory) :
    (factory((global)));
}(this, (function (exports) { 
'use strict';

})));

状态容器

用两个对象来存储信息

一个页面可以实例化很多滑动对象，mainStore存储的是每个对象的信息，比如宽高，配置参数之类的。
state存储的是触摸之类的临时信息，每次触摸后都会清空。

var mainStore = Object.create(null);
var state = Object.create(null);

Object.create(null)创建的对象不会带有Object.prototype上的方法，因为我们不需要它们，例如toString、valueOf、hasOwnProperty之类的。

构造函数

function iceSkating(option){
    if (!(this instanceof iceSkating)) return new iceSkating(option);
}
iceSkating.prototype = { 
}

if (!(this instanceof iceSkating)) return new iceSkating(option);很多库和框架都有这句，简单说就是不用new生成也可以生成实例。

触摸事件

对于触摸事件，在移动端，我们会用touchEvent，在pc端，我们则用mouseEvent。所以我们需要检测支持什么事件。

iceSkating.prototype = {
    support: {
        touch: (function(){
            return !!(('ontouchstart' in window) || window.DocumentTouch && document instanceof DocumentTouch);
        })()
    }

支持touch则认为是移动端，否则为pc端

var events = ic.support.touch ? ['touchstart', 'touchmove', 'touchend']:['mousedown','mousemove','mouseup'];

声明事件函数

pc端和移动端这3个函数是通用的。

var touchStart = function(e){};
var touchMove = function(e){};
var touchEnd = function(e){};

初始化事件

var ic = this;
var initEvent = function(){
    var events = ic.support.touch ? ['touchstart', 'touchmove', 'touchend']:  ['mousedown','mousemove','mouseup'];
    var transitionEndEvents = ['webkitTransitionEnd', 'transitionend', 'oTransitionEnd',   'MSTransitionEnd', 'msTransitionEnd'];
    for (var i = 0; i < transitionEndEvents.length; i++) {
            ic.addEvent(container, transitionEndEvents[i], transitionDurationEndFn, false);
     } 
    ic.addEvent(container, events[0], touchStart, false);
    //默认阻止容器元素的click事件
    if(ic.store.preventClicks) ic.addEvent(container, 'click', ic.preventClicks, false);
    if(!isInit){
    ic.addEvent(document, events[1], touchMove, false);
    ic.addEvent(document, events[2], touchEnd, false);
    isInit = true;
    }
};

touchStart和transitionDurationEndFn函数每个实例的容器都会绑定，但是所有实例共用touchMove和touchEnd函数，它们只绑定在document，并且只会绑定一次。使用事件委托有两个好处：

减少了元素绑定的事件数，提高了性能。
如果将touchMove和touchEnd也绑定在容器元素上，当鼠标移出容器元素时，我们会“失去控制”。在document上意味着可以“掌控全局”。

过程分析

不会把封装的函数的代码都一一列出来，但会说明它的作用。

触碰瞬间

touchStart函数：

会在触碰的第一时间调用，基本都在初始化state的信息

var touchStart = function(e){
    //mouse事件会提供which值， e.which为3时表示按下鼠标右键，鼠标右键会触发mouseup，但右键不允许移动滑块
     if (!ic.support.touch && 'which' in e && e.which === 3) return;
    //获取起始坐标。TouchEvent使用e.targetTouches[0].pageX，MouseEvent使用e.pageX。
    state.startX = e.type === 'touchstart' ? e.targetTouches[0].pageX : e.pageX;
        state.startY = e.type === 'touchstart' ? e.targetTouches[0].pageY : e.pageY;
    //时间戳
       state.startTime = e.timeStamp;
       //绑定事件的元素
    state.currentTarget = e.currentTarget;
    state.id = e.currentTarget.id;
        //触发事件的元素
    state.target = e.target;
    //获取当前滑块的参数信息
        state.currStore = mainStore[e.currentTarget.id];
       //state的touchStart 、touchMove、touchEnd代表是否进入该函数
    state.touchEnd = state.touchMove = false;
    state.touchStart = true;
       //表示滑块移动的距离
    state.diffX = state.diffY = 0;
       //动画运行时的坐标与动画运行前的坐标差值
    state.animatingX = state.animatingY = 0;
};

移动

在移动滑块时，可能滑块正在动画中，这是需要考虑一种特殊情况。滑块的移动应该依据现在的位置计算。
如何知道动画运行中的信息呢，可以使用window.getComputedStyle(element, [pseudoElt])，它返回的样式是一个实时的CSSStyleDeclaration 对象。用它取transform的值会返回一个 2D 变换矩阵，像这样matrix(1, 0, 0, 1, -414.001, 0)，最后两位就是x,y值。

简单封装一下，就可以取得当前动画translate的x,y值了。

var getTranslate = function(el){
    var curStyle = window.getComputedStyle(el);
    var curTransform = curStyle.transform || curStyle.webkitTransform;
    var x,y; x = y = 0;
    curTransform = curTransform.split(', ');
    if (curTransform.length === 6) {
        x = parseInt(curTransform[4], 10);
        y = parseInt(curTransform[5], 10);
    }
       return {'x': x,'y': y};
};

touchMove函数：

移动时会持续调用，如果只是点击操作，不会触发touchMove。

var touchMove = function(e){
   // 1. 如果当前触发touchMove的元素和触发touchStart的元素不一致，不允许滑动。
   // 2. 执行touchMove时，需保证touchStart已执行，且touchEnd未执行。
   if(e.target !== state.target || state.touchEnd || !state.touchStart) return;
  state.touchMove = true;
  //取得当前坐标
  var currentX = e.type === 'touchmove' ? e.targetTouches[0].pageX : e.pageX;
   var currentY = e.type === 'touchmove' ? e.targetTouches[0].pageY : e.pageY;
   var currStore = state.currStore;
   //触摸时如果动画正在运行
    if(currStore.animating){
       // 取得当前元素translate的信息
        var animationTranslate = getTranslate(state.currentTarget);
        //计算动画的偏移量，currStore.translateX和currStore.translateY表示的是滑块最近一次稳定时的translate值
        state.animatingX = animationTranslate.x - currStore.translateX;
        state.animatingY = animationTranslate.y - currStore.translateY;
        currStore.animating = false;
        //移除动画时间
        removeTransitionDuration(currStore.container);
     }
      //如果轮播进行中，将定时器清除
       if(currStore.autoPlayID !== null){
            clearTimeout(currStore.autoPlayID);
            currStore.autoPlayID = null;
        }
        //判断移动方向是水平还是垂直
    if(currStore.direction === 'x'){
                //currStore.touchRatio是移动系数
        state.diffX = Math.round((currentX - state.startX) * currStore.touchRatio);
                //移动元素
        translate(currStore.container, state.animatingX + state.diffX +       state.currStore.translateX, 0, 0);
        }else{
            state.diffY = Math.round((currentY - state.startY) * state.currStore.touchRatio);
            translate(currStore.container, 0, state.animatingY + state.diffY + state.currStore.translateY, 0);
        }
    };

translate函数：

如果支持translate3d，会优先使用它，translate3d会提供硬件加速。有兴趣可以看看这篇blog两张图解释CSS动画的性能

    var translate = function(ele, x, y, z){
        if (ic.support.transforms3d){
            transform(ele, 'translate3d(' + x + 'px, ' + y + 'px, ' + z + 'px)');
        } else {
            transform(ele, 'translate(' + x + 'px, ' + y + 'px)');
        }
    };

触摸结束

touchEnd函数：

在触摸结束时调用。

var touchEnd = function(e){
    state.touchEnd = true;
    if(!state.touchStart) return;
    var fastClick ;
    var currStore = state.currStore;
        //如果整个触摸过程时间小于fastClickTime，会认为此次操作是点击。但默认是屏蔽了容器的click事件的，所以提供一个clickCallback参数，会在点击操作时调用。
    if(fastClick = (e.timeStamp - state.startTime) < currStore.fastClickTime && !state.touchMove && typeof currStore.clickCallback === 'function'){
        currStore.clickCallback();
    }
    if(!state.touchMove) return;
        //如果移动距离没达到切换页的临界值，则让它恢复到最近的一次稳定状态
    if(fastClick || (Math.abs(state.diffX) < currStore.limitDisX && Math.abs(state.diffY) < currStore.limitDisY)){
        //在transitionend事件绑定的函数中判定是否重启轮播，但是如果transform前后两次的值一样时，不会触发transitionend事件，所以在这里判定是否重启轮播
        if(state.diffX === 0 && state.diffY === 0 && currStore.autoPlay) autoPlay(currStore);
       //恢复到最近的一次稳定状态
            recover(currStore, currStore.translateX, currStore.translateY, 0);
    }else{
                //位移满足切换
        if(state.diffX > 0 || state.diffY > 0) {
                       //切换到上一个滑块
            moveTo(currStore, currStore.index - 1);
        }else{
                        //切换到下一个滑块
            moveTo(currStore, currStore.index + 1);
        }   
    }
};

transitionDurationEndFn函数：

动画执行完成后调用

var transitionDurationEndFn = function(){
       //将动画状态设置为false
    ic.store.animating = false;
       //执行自定义的iceEndCallBack函数
    if(typeof ic.store.iceEndCallBack === 'function')  ic.store.iceEndCallBack();
    //将动画时间归零
        transitionDuration(container, 0);
        //清空state
    if(ic.store.id === state.id) state = Object.create(null);
};

至此，一个完整的滑动过程结束。

实现轮播

第一时间想到的是使用setInterval或者递归setTimeout实现轮播，但这样做并不优雅。

事件循环(EventLoop)中setTimeout或setInterval会放入macrotask 队列中，里面的函数会放入microtask，当这个macrotask 执行结束后所有可用的 microtask将会在同一个事件循环中执行。

我们极端的假设setInterval设定为200ms，动画时间设为1000ms。每隔200ms， macrotask 队列中就会插入setInterval，但我们的动画此时没有完成，所以用setInterval或者递归setTimeout的轮播在这种情况下是有问题的。

最佳思路是在每次动画结束后再将轮播开启。

动画结束执行的函数：
var transitionDurationEndFn = function(){
      ...
      //检测是否开启轮播
      if(ic.store.autoPlay) autoPlay(ic.store);
};

轮播函数也相当简单

var autoPlay = function(store){
       store.autoPlayID = setTimeout(function(){
                //当前滑块的索引
        var index = store.index;
        ++index;
                //到最后一个了，重置为0
        if(index === store.childLength){
                  index = 0;
            }
                //移动
        moveTo(store, index);
        },store.autoplayDelay);     
};

小结

本文记录了我思考的过程，代码应该还有很多地方值得完善。