CSS Houdini 號(hào)稱 CSS 領(lǐng)域最令人振奮的革新。CSS 本身長(zhǎng)期欠缺語(yǔ)法特性，可拓展性幾乎為零，并且新特性的支持效率太低，兼容性差。而 Houdini 直接將 CSS 的 API 暴露給開(kāi)發(fā)者，以往完全黑盒的瀏覽器解析流開(kāi)始對(duì)外開(kāi)放，開(kāi)發(fā)者可以自定義屬于自己的 CSS 屬性。

背景

我們知道，瀏覽器在渲染頁(yè)面時(shí)，首先會(huì)解析頁(yè)面的 HTML 和 CSS，生成渲染樹(shù)（rendering tree），再經(jīng)由布局（layout）和繪制（painting），呈現(xiàn)出整個(gè)頁(yè)面內(nèi)容。在 Houdini 出現(xiàn)之前，這個(gè)流程上我們能操作的空間少之甚少，尤其是 layout 和 painting 環(huán)節(jié)，可以說(shuō)是完全封閉，極大地限制了 CSS 的靈活性。社區(qū)中 sass、less、stylus 等 CSS 預(yù)處理技術(shù)的出現(xiàn)大多都源于這個(gè)原因，它們都希望通過(guò)預(yù)編譯，突破 CSS 的局限性，讓 CSS 擁有更強(qiáng)大的組織和編寫能力。所以慢慢地，我們都不再手寫 CSS，更方便、更靈活的 CSS 擴(kuò)展語(yǔ)言成了 web 開(kāi)發(fā)的主角?？吹竭@樣的情況，CSS Houdini 終于坐不住了。

什么是 CSS Houdini？

CSS Houdini 對(duì)外開(kāi)放了瀏覽器解析流程的一系列 API，這些 API 允許開(kāi)發(fā)者介入瀏覽器的 CSS engine 運(yùn)作，帶來(lái)了更多的 CSS 解決方案。

CSS Houdini 主要提供了以下幾個(gè) API：

CSS Properties and Values API

允許在 CSS 中定義變量和使用變量，是目前兼容性最好的一個(gè) API；

Layout API

允許開(kāi)發(fā)者編寫自己的 Layout Module，自定義諸如 display 這類的布局屬性；

Painting API

允許開(kāi)發(fā)者編寫自己的 Paint Module，自定義諸如 background-image 這類的繪制屬性。

基礎(chǔ)：三步用上 Painting API

1、HTML 中通過(guò) Worklets 載入樣式的自定義代碼：

<div class="rect"></div>
<script>
  if ("paintWorklet" in CSS) {
    CSS.paintWorklet.addModule("paintworklet.js");
  }
</script>

Worklets 也是 Houdini 提供的 API 之一，負(fù)責(zé)加載和執(zhí)行樣式的自定義 JS 代碼。它類似于 Web Worker，是一個(gè)運(yùn)行于主代碼之外的獨(dú)立工作進(jìn)程，但比 Worker 更為輕量，負(fù)責(zé) CSS 渲染任務(wù)最為合適。

2、新建一個(gè) paintworklet.js，利用 registerPaint 方法注冊(cè)一個(gè) paint 類 rect，定義 paint 屬性的繪制邏輯：

registerPaint(
  "rect",
  class {
    static get inputProperties() {
      return ["--rect-color"];
    }
    paint(ctx, geom, properties) {
      const color = properties.get("--rect-color")[0];
      ctx.fillStyle = color;
      ctx.fillRect(0, 0, geom.width, geom.height);
    }
  }
);

上邊定義了一個(gè)名為 rect 的 paint 屬性類，當(dāng) rect 被使用時(shí)，會(huì)實(shí)例化 rect 并自動(dòng)觸發(fā) paint 方法執(zhí)行渲染。paint 方法中，我們獲取節(jié)點(diǎn) CSS 定義的 --rect-color 變量，并將元素的背景填充為指定顏色。ctx 參數(shù)是一個(gè) Canvas 的 Context 對(duì)象，因此 paint 的邏輯跟 Canvas 的繪制方式一樣。

3、CSS 中使用的時(shí)候，只需要調(diào)用 paint 方法：

.rect {
  width: 100vw;
  height: 100vh;
  background-image: paint(rect);
  --rect-color: rgb(255, 64, 129);
}

這是一個(gè)自定義 CSS 背景色屬性的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，看得出利用 CSS Houdini，我們可以像操作 canvas 一樣靈活自如地實(shí)現(xiàn)我們想要的樣式功能。

進(jìn)階：實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)波紋

根據(jù)上述步驟，我們演示一下如何用 CSS Painting API 實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)波浪的效果：

<!-- index.html -->
<div id="wave"></div>

<style>
  #wave {
    width: 20%;
    height: 70vh;
    margin: 10vh auto;
    background-color: #ff3e81;
    background-image: paint(wave);
  }
</style>

<script>
  if ("paintWorklet" in CSS) {
    CSS.paintWorklet.addModule("paintworklet.js");

    const wave = document.querySelector("#wave");
    let tick = 0;  
    requestAnimationFrame(function raf(now) {
      tick += 1;
      wave.style.cssText = `--animation-tick: ${tick};`;
      requestAnimationFrame(raf);
    });
  }
</script>

// paintworklet.js
registerPaint('wave', class {
  static get inputProperties() {
    return ['--animation-tick'];
  }
  paint(ctx, geom, properties) {
    let tick = Number(properties.get('--animation-tick'));
    const {
      width,
      height
    } = geom;
    const initY = height * 0.4;
    tick = tick * 2;

    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(0, initY + Math.sin(tick / 20) * 10);
    for (let i = 1; i <= width; i++) {
      ctx.lineTo(i, initY + Math.sin((i + tick) / 20) * 10);
    }
    ctx.lineTo(width, height);
    ctx.lineTo(0, height);
    ctx.lineTo(0, initY + Math.sin(tick / 20) * 10);
    ctx.closePath();

    ctx.fillStyle = 'rgba(255, 255, 255, 0.5)';
    ctx.fill();
  }
})

paintworklet 中，利用 sin 函數(shù)繪制波浪線，由于 AnimationWorklets 尚處于實(shí)驗(yàn)階段，開(kāi)放較少，這里我們?cè)?worklet 外部用 requestAnimationFrame API 來(lái)做動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)，讓波浪紋動(dòng)起來(lái)。完成后能看到下邊這樣的效果。

然而事實(shí)上這個(gè)效果略顯僵硬，sin 函數(shù)太過(guò)于規(guī)則了，現(xiàn)實(shí)中的波浪應(yīng)該是不規(guī)則波動(dòng)的，這種不規(guī)則主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1）波紋高度（Y）隨位置（X）變化而不規(guī)則變化

把圖按照 x-y 正交分解之后，我們希望的不規(guī)則，可以認(rèn)為是固定某一時(shí)刻，隨著 x 軸變化，波紋高度 y 呈現(xiàn)不規(guī)則變化；

2）固定某點(diǎn)（X 固定），波紋高度（Y）隨時(shí)間推進(jìn)而不規(guī)則變化

動(dòng)態(tài)過(guò)程需要考慮時(shí)間維度，我們希望的不規(guī)則，還需要體現(xiàn)在時(shí)間的影響中，比如風(fēng)吹過(guò)的前一秒和后一秒，同一個(gè)位置的波浪高度肯定是不規(guī)則變化的。

提到不規(guī)則，有朋友可能想到了用 Math.random 方法，然而這里的不規(guī)則并不適合用隨機(jī)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榍昂髢纱稳〉碾S機(jī)數(shù)是不連續(xù)的，而前后兩個(gè)點(diǎn)的波浪是連續(xù)的。這個(gè)不難理解，你見(jiàn)過(guò)長(zhǎng)成鋸齒狀的波浪嗎？又或者你見(jiàn)過(guò)上一刻 10 米高、下一刻就掉到 2 米的波浪嗎？

為了實(shí)現(xiàn)這種連續(xù)不規(guī)則的特征，我們棄用 sin 函數(shù)，引入了一個(gè)包 simplex-noise。由于影響波高的有兩個(gè)維度，位置 X 和時(shí)間 T，這里需要用到 noise2D 方法，它提前在一個(gè)三維的空間中，構(gòu)建了一個(gè)連續(xù)的不規(guī)則曲面：

// paintworklet.js
import SimplexNoise from 'simplex-noise';
const sim = new SimplexNoise(() => 1);

registerPaint('wave', class {
  static get inputProperties() {
    return ['--animation-tick'];
  }

  paint(ctx, geom, properties) {
    const tick = Number(properties.get('--animation-tick'));

    this.drawWave(ctx, geom, 'rgba(255, 255, 255, 0.4)', 0.004, tick, 15, 0.4);
    this.drawWave(ctx, geom, 'rgba(255, 255, 255, 0.5)', 0.006, tick, 12, 0.4);
  }
  
  /**
   * 繪制波紋
   */
  drawWave(ctx, geom, fillColor, ratio, tick, amp, ih) {
    const {
      width,
      height
    } = geom;
    const initY = height * ih;
    const speedT = tick * ratio;

    ctx.beginPath();
    for (let x = 0, speedX = 0; x <= width; x++) {
      speedX += ratio * 1;
      var y = initY + sim.noise2D(speedX, speedT) * amp;
      ctx[x === 0 ? 'moveTo' : 'lineTo'](x, y);
    }
    ctx.lineTo(width, height);
    ctx.lineTo(0, height);
    ctx.lineTo(0, initY + sim.noise2D(0, speedT) * amp);
    ctx.closePath();

    ctx.fillStyle = fillColor;
    ctx.fill();
  }
})

修改峰值和偏置項(xiàng)等參數(shù)，可以再畫多一個(gè)不一樣的波浪紋，效果如下，完工！

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的CSS Houdini實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)波浪紋效果,希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！
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