關于JavaScript實現動畫時動畫抖動的原因與解決方法
前段時間在使用 JavaScript 做動畫的時候發(fā)現做出來的動畫會出現卡頓的現象，今天我們主要就來聊一下卡頓的原因以及如何解決這個問題。
使用定時器實現動畫出現卡頓的原因
- 主要原因是瀏覽器無法確定定時器的回調函數的執(zhí)行時機。以
setInterval為例，當一個setInterval定時器被創(chuàng)建后，它的回調任務會被放到異步隊列，只有當同步任務執(zhí)行完成后，瀏覽器才會檢查異步隊列中是否有需要執(zhí)行的異步任務，如果有，就取出執(zhí)行，這樣會使任務的實際執(zhí)行時機比所設定的延遲時間要晚一些。
這個問題跟瀏覽器的事件循環(huán)機制有關，JavaScript 引擎在解析執(zhí)行我們的代碼的時候，遇到定時器，會調用瀏覽器 API，讓定時器去進行倒計時，此時并不阻塞同步代碼的執(zhí)行，當定時器倒計時完畢，定時器回調會被放入宏任務隊列等待執(zhí)行。
在這個過程中問題就來了，如果說同步代碼的執(zhí)行需要50ms，而定時器設置的定時只有20ms，那么由于事件循環(huán)的機制，還是要等待同步任務執(zhí)行完整之后再來執(zhí)行微任務隊列中的定時器回調，而這中間，又相隔了30ms，在這30ms的過程中，定時器的回調一直處于 pendding 的狀態(tài)。如果定時器中是動畫相關的操作，那也需要在預期的時間上多等待50ms。
畫了張圖，希望能幫助大家理解（如果不能幫助大家理解，那么請忽略這張圖……）
- 屏幕分辨率和尺寸也會影響刷新頻率，不同設備的屏幕繪制頻率可能會有所不同，而
setInterval只能設置一個固定的時間間隔，這個間隔時間不一定與屏幕的刷新時間同步，所以就可能會導致動畫出現隨機丟幀的問題。
這里有兩個點，一個是顯示器的刷新頻率，另一個是定時器的時間間隔。
一般顯示器刷新頻率都是60Hz，這基本上意味著每秒需要重繪60次。大多數瀏覽器都會限制重繪的頻率，使其不超過顯示器的刷新頻率。因為超過刷新頻率，用戶也感知不到，白白浪費性能。
因此，實現平滑動畫最佳的重繪間隔為1000ms/60，大約17毫秒。以這個速度重繪，可以實現最平滑的動畫效果。因為這已經是瀏覽器的重繪頻率的極限了。
知道何時繪制下一幀，是創(chuàng)造平滑動畫的關鍵。直到幾年前，都沒有確切保證讓瀏覽器在何時把下一幀繪制出來的方法。隨著 <canvas> 和 HTML5 游戲的興起，開發(fā)者發(fā)現 setInterval 和 setTimeout 的不精確是個大問題，而瀏覽器自身的計時器也存在著精度不足毫秒的問題。
以下是幾個瀏覽器計時器的精度情況：
- IE8 以及之前的版本計時器精度為 15.625ms；
- IE9 及之后的版計時器精度為 4ms；
- FireFox 和 Safari 的計時器精度約為 10ms；
- Chrome 的計時器精度為 4ms。
以 Chrome 為例，它的計時器精度為 4ms，這意味著 0~4 之間的任何值最終要么是 0，要么是4；不可能是別的值。因此，即使將瀏覽器的時間間隔設置為最優(yōu)，也免不了只能得到相近似的結果。
對于 JavaScript 來說，它不知道瀏覽器會在何時發(fā)生重繪。因此，我們通過定時器做動畫的時候，在定時器中控制動畫的代碼已經執(zhí)行完成的情況下，動畫效果并不一定會立馬生效，因為此時瀏覽器可能還處在等待下一次重繪的過程中，當下一次重繪完成，動畫效果才能在瀏覽器窗口中顯示出來。
而由于瀏覽器計時器時間差的問題，會導致定時器的計時并不一定是我們設置的 17 ms，而是在多個時間點內反復橫跳，也因此才出現使用定時器做動畫的時候動畫抖動的問題，在復雜的動畫中，這種問題尤為明顯。
在這樣的環(huán)境下，今天的主角 requestAnimationFrame 應運而生！
requestAnimationFrame 的前世今生
Mozilla 的 Robert O'Callahan 一直在思考這個問題，并且提出了一個獨特的解決方案。他指出，瀏覽器知道 CSS 過渡和動畫應該什么時候開始，并且能夠計算出正確的時間間隔，到時間就去刷新用戶界面。
但是對于 JavaScript 而言，瀏覽器并不知道動畫什么時候開始。他給出的方案是創(chuàng)造一個名為 MozRequestAnimationFrame 的新方法，以此來通知瀏覽器某些 JavaScript 代碼要執(zhí)行動畫了。這樣瀏覽器就可以在運行某些代碼后進行適當的優(yōu)化。
目前，所有的瀏覽器都支持這個方法不帶前綴的版本，也就是現在用到的 requestAnimationFrame。
requestAnimationFrame VS setInterval
這里就不再過多的介紹 requestAnimationFrame 的詳細用法了，它的用法并不復雜。
與定時器不同的是，requestAnimationFrame 只會在被調用的時候執(zhí)行一次動畫，而不會連續(xù)執(zhí)行。如果想做連續(xù)的動畫，則可以通過遞歸來實現對 requestAnimationFrame 的連續(xù)調用。
接下來通過一個 demo 來對比一下使用 requestAnimationFrame 和 setInterval 兩者做出來的動畫效果之間的差異。
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
<title>Document</title>
</head>
<style>
.square1,
.square2 {
position: absolute;
width: 100px;
height: 100px;
}
.square1 {
top: 40px;
background: red;
}
.square2 {
top: 150px;
background: blue;
}
</style>
<body>
<div class="container">
<div class="square1"></div>
<div class="square2"></div>
<button class="btn">開始！</button>
</div>
<script>
const square1El = document.querySelector('.square1')
const square2El = document.querySelector('.square2')
// 定時器版
function squareMove() {
let timer = null
square1El.style.left = '0px'
timer = setInterval(() => {
const squareLeft = parseInt(square1El.style.left)
if (squareLeft >= 500) return clearInterval(timer)
square1El.style.left = squareLeft + 1 + 'px'
}, 17)
}
// requestAnimationFrame 版
function squareMove2() {
let timer = null
square2El.style.left = '0px'
function updateAnimation() {
const squareLeft = parseInt(square2El.style.left)
if (squareLeft >= 500) return cancelAnimationFrame(timer)
square2El.style.left = squareLeft + 1 + 'px'
window.requestAnimationFrame(updateAnimation)
}
window.requestAnimationFrame(updateAnimation)
}
document.querySelector('.btn').addEventListener('click', () => {
squareMove()
squareMove2()
})
</script>
</body>
</html>在頁面中畫了兩個正方形，當點擊按鈕的時候方塊開始運動，紅色方塊是使用 setInterval 實現的動畫，藍色方塊使用的是 requestAnimationFrame。
接下來看一下實現的效果。
在生成gif的時候視頻被壓縮了，但是還是能看到紅色的方塊在開始運動的時候有明顯的抖動，而藍色的方塊則比較絲滑。
實際上，requestAnimationFrame 的回調函數可以接收一個參數，這個參數是一個 DOMHightResTimeStamp 的實例（比如：performance.now()的返回值），用來表示下一次重繪的時間。這一點非常重要，requestAnimationFrame 實際上是把重繪任務安排在了未來的一個已知的時間點上，而且通過這個參數來告訴開發(fā)者。
類似于 setInterval 的清除方法 clearInterval，requestAnimationFrame 也有對應的取消重繪的方法 cancelAnimationFrame，用法也跟 clearInterval 非常類似，在每次調用 requestAnimationFrame 的時候，都會返回一個id，cancelAnimationFrame 就是通過這個id去取消對應的 requestAnimationFrame。
看到這里，大家應該對 setInterval 和 requestAnimationFrame 都有了更深的了解，以后使用 JavaScript 做動畫還是以 requestAnimationFrame 為主。
希望講解的內容能對大家有所幫助~
參考資料
[1]《JavaScript高級程序設計(第四版)》第18章第1節(jié)。
總結
到此這篇關于JavaScript實現動畫時動畫抖動的原因與解決方法的文章就介紹到這了,更多相關JS動畫抖動內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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