CSS Houdini的输入属性（Input Properties）：实现响应式与状态驱动的自定义绘制

CSS Houdini 输入属性：解锁响应式与状态驱动的自定义绘制

大家好，今天我们来深入探讨 CSS Houdini 中一个非常强大的特性：输入属性（Input Properties）。 Houdini 本身允许我们扩展浏览器的 CSS 引擎，而输入属性则为我们提供了将自定义属性注册到 CSS 引擎中的能力，使得这些属性能够参与 CSS 渲染流程，实现响应式和状态驱动的自定义绘制。

1. Houdini 与 输入属性：背景知识

首先，我们需要明确 Houdini 的整体定位。Houdini 是一组底层 API，让开发者能够直接访问 CSS 引擎的各个部分，从而扩展 CSS 的功能。它主要包含以下几个模块：

• CSS Parser API: 允许开发者解析 CSS 代码。
• CSS Typed OM: 提供了一种类型化的方式来操作 CSS 对象模型（DOM），避免了字符串操作带来的性能问题。
• CSS Properties and Values API: 允许开发者注册自定义属性，并指定它们的类型、语法和继承行为。这就是我们今天要深入探讨的输入属性。
• CSS Layout API: 允许开发者自定义布局算法。
• CSS Paint API: 允许开发者自定义图像绘制逻辑。
• CSS Animation Worklet API: 允许开发者创建高性能的自定义动画。

输入属性是 CSS Properties and Values API 的核心组成部分。在 Houdini 出现之前，我们可以使用 CSS 自定义属性（CSS Variables，例如 --my-variable），但这些属性本质上是字符串，浏览器无法感知它们的类型和含义，也无法进行有效的类型检查和动画处理。

输入属性则解决了这个问题。通过注册输入属性，我们可以告诉浏览器属性的类型、初始值、继承行为等信息，从而让浏览器能够更好地理解和处理这些属性。这为我们实现更复杂的、响应式的和状态驱动的自定义绘制提供了基础。

2. 注册输入属性：CSS.registerProperty()

注册输入属性的关键在于使用 CSS.registerProperty() 方法。该方法接受一个配置对象，包含以下主要属性：

• name (required): 自定义属性的名称，必须以两个连字符开头（--）。
• syntax (required): 定义属性值的语法。这告诉浏览器属性值的类型和结构。
• inherits (required): 布尔值，指示属性是否应该被继承。
• initialValue (optional): 属性的初始值。

让我们通过一些例子来说明 syntax 属性的用法。

Syntax Value	Description	Example
<number>	接受任何数值。	--my-number: 10;
<length>	接受长度值，例如 px, em, rem 等。	--my-length: 10px;
<percentage>	接受百分比值。	--my-percentage: 50%;
<color>	接受颜色值，例如 red, #fff, rgba(0, 0, 0, 0.5) 等。	--my-color: red;
<image>	接受图像值，例如 url(), linear-gradient() 等。	--my-image: url(image.png);
<angle>	接受角度值，例如 deg, rad, turn 等。	--my-angle: 45deg;
<time>	接受时间值，例如 s, ms 等。	--my-time: 2s;
<string>	接受字符串值。	--my-string: "Hello";
*	接受任何值。谨慎使用，因为它会禁用类型检查。	--my-any: anything;
<custom-ident>	接受自定义标识符，例如类名、ID 等。	--my-identifier: my-class;
<integer>	接受整数值。	--my-integer: 10;
[<type>]+	接受一个或多个指定类型的值。	--my-list: 10px 20px 30px; (如果 type 是 <length>)
[<type>]#	接受一个或多个指定类型的值，用逗号分隔。	--my-list: red, blue, green; (如果 type 是 <color>)
[<type>]!	接受一个指定类型的值，并且该值必须存在。	--my-required: 10px; (如果 type 是 <length>)
none	只允许 none 作为值。	--my-none: none;

示例代码：

if (CSS.registerProperty) {
  CSS.registerProperty({
    name: '--my-custom-width',
    syntax: '<length>',
    inherits: false,
    initialValue: '100px'
  });

  CSS.registerProperty({
    name: '--my-custom-color',
    syntax: '<color>',
    inherits: true,
    initialValue: 'red'
  });

  CSS.registerProperty({
    name: '--my-custom-angle',
    syntax: '<angle>',
    inherits: false,
    initialValue: '0deg'
  });
}

这段代码首先检查浏览器是否支持 CSS.registerProperty API。如果支持，它会注册三个自定义属性：

• --my-custom-width: 类型为长度，不继承，初始值为 100px。
• --my-custom-color: 类型为颜色，继承，初始值为 red。
• --my-custom-angle: 类型为角度，不继承，初始值为 0deg。

重要提示: CSS.registerProperty() 只能在 JavaScript 中调用，通常是在你的 CSS Houdini Worklet 中。

3. 在 CSS 中使用输入属性

注册了输入属性后，我们就可以像使用普通的 CSS 属性一样使用它们。

.element {
  --my-custom-width: 200px;
  --my-custom-color: blue;
  --my-custom-angle: 90deg;
  width: var(--my-custom-width);
  color: var(--my-custom-color);
  transform: rotate(var(--my-custom-angle));
}

.child-element {
  /* 继承了 --my-custom-color 的值 (blue) */
}

在这个例子中，我们设置了 .element 的 --my-custom-width 为 200px，--my-custom-color 为 blue，--my-custom-angle 为 90deg。然后，我们将这些值分别应用到元素的 width、color 和 transform 属性上。 由于--my-custom-color 属性被设置为继承，所以 .child-element 也会继承父元素的颜色值 blue。

4. 输入属性与 Paint API：自定义绘制的强大组合

输入属性与 CSS Paint API 结合使用，可以实现极其强大的自定义绘制效果。 Paint API 允许我们使用 JavaScript 代码来绘制元素的背景、边框或内容。通过输入属性，我们可以将 CSS 的值传递给 Paint API，从而实现根据 CSS 属性动态改变绘制效果。

示例：创建一个可配置的条纹背景

首先，我们需要注册两个输入属性：--stripe-color (条纹颜色) 和 --stripe-width (条纹宽度)。

if (CSS.registerProperty) {
  CSS.registerProperty({
    name: '--stripe-color',
    syntax: '<color>',
    inherits: false,
    initialValue: 'black'
  });

  CSS.registerProperty({
    name: '--stripe-width',
    syntax: '<length>',
    inherits: false,
    initialValue: '20px'
  });
}

接下来，我们创建一个 Paint Worklet 来绘制条纹背景。

// stripe.js
registerPaint('stripe', class {
  static get inputProperties() { return ['--stripe-color', '--stripe-width']; }
  paint(ctx, geom, properties) {
    const color = properties.get('--stripe-color').toString();
    const width = parseFloat(properties.get('--stripe-width').toString());
    const height = geom.height;
    const numStripes = Math.ceil(height / (2 * width));

    ctx.fillStyle = color;
    for (let i = 0; i < numStripes; i++) {
      ctx.fillRect(0, i * 2 * width, geom.width, width);
    }
  }
});

在这个 Paint Worklet 中，我们首先通过 static get inputProperties() 声明了我们需要的输入属性。 然后，在 paint() 方法中，我们通过 properties.get() 方法获取这些属性的值，并使用 Canvas API 来绘制条纹背景。

最后，我们需要在 CSS 中使用这个 Paint Worklet。

.striped-element {
  --stripe-color: red;
  --stripe-width: 10px;
  background-image: paint(stripe);
  width: 300px;
  height: 200px;
}

这段 CSS 代码将 .striped-element 的 --stripe-color 设置为 red，--stripe-width 设置为 10px，然后将 background-image 设置为 paint(stripe)，从而使用我们自定义的 Paint Worklet 来绘制背景。

如果我们需要动态改变条纹的颜色和宽度，只需要修改 --stripe-color 和 --stripe-width 的值即可。例如，我们可以使用 JavaScript 来实现鼠标悬停时的颜色变化。

const stripedElement = document.querySelector('.striped-element');

stripedElement.addEventListener('mouseover', () => {
  stripedElement.style.setProperty('--stripe-color', 'blue');
});

stripedElement.addEventListener('mouseout', () => {
  stripedElement.style.setProperty('--stripe-color', 'red');
});

5. 输入属性与响应式设计

输入属性非常适合用于实现响应式设计。 我们可以使用 Media Queries 来改变输入属性的值，从而根据不同的屏幕尺寸或设备特性来调整元素的样式。

示例：根据屏幕宽度改变条纹宽度

.striped-element {
  --stripe-color: red;
  background-image: paint(stripe);
  width: 300px;
  height: 200px;
}

@media (max-width: 600px) {
  .striped-element {
    --stripe-width: 5px; /* 在小屏幕上使用更窄的条纹 */
  }
}

@media (min-width: 601px) {
  .striped-element {
    --stripe-width: 10px; /* 在大屏幕上使用更宽的条纹 */
  }
}

在这个例子中，我们使用 Media Queries 来根据屏幕宽度改变 --stripe-width 的值。当屏幕宽度小于 600px 时，条纹宽度为 5px；当屏幕宽度大于 600px 时，条纹宽度为 10px。

6. 输入属性与状态驱动的样式

输入属性可以用来存储和传递元素的状态信息，从而实现状态驱动的样式。 我们可以使用 JavaScript 来改变输入属性的值，从而根据元素的状态来动态调整元素的样式。

示例：创建一个可点击的按钮，点击后改变背景颜色

首先，我们需要注册一个输入属性 --button-state，用来存储按钮的状态。

if (CSS.registerProperty) {
  CSS.registerProperty({
    name: '--button-state',
    syntax: 'enum(normal, pressed)',
    inherits: false,
    initialValue: 'normal'
  });
}

在这个例子中，我们使用了 enum() 语法来限制 --button-state 的值只能是 normal 或 pressed。

接下来，我们创建一个 CSS 规则，根据 --button-state 的值来改变按钮的背景颜色。

.my-button {
  --button-state: normal;
  background-color: lightgray;
  padding: 10px 20px;
  border: none;
  cursor: pointer;
}

.my-button:active {
  --button-state: pressed;
}

@supports (background: paint(something)) {
  .my-button {
    background-color: initial; /* remove the standard background for paint API support */
    background-image: paint(buttonBackground);
  }
}

然后创建一个Paint Worklet

registerPaint('buttonBackground', class {
    static get inputProperties() {
        return ['--button-state', 'background'];
    }

    paint(ctx, geom, properties) {
        const state = properties.get('--button-state').toString();
        const bgColor = state === 'pressed' ? 'darkgray' : 'lightgray';

        ctx.fillStyle = bgColor;
        ctx.fillRect(0, 0, geom.width, geom.height);
    }
});

最后，我们需要使用 JavaScript 来监听按钮的点击事件，并改变 --button-state 的值。

const myButton = document.querySelector('.my-button');

myButton.addEventListener('mousedown', () => {
    myButton.style.setProperty('--button-state', 'pressed');
});

myButton.addEventListener('mouseup', () => {
    myButton.style.setProperty('--button-state', 'normal');
});

myButton.addEventListener('mouseleave', () => {
    myButton.style.setProperty('--button-state', 'normal');
});

在这个例子中，当按钮被按下时，我们将 --button-state 设置为 pressed，从而改变按钮的背景颜色。当按钮被释放或鼠标离开按钮时，我们将 --button-state 设置为 normal，从而恢复按钮的初始背景颜色。

7. 性能考量

虽然 Houdini 提供了强大的功能，但我们也需要注意性能问题。 Paint Worklet 的执行可能会比较耗时，特别是当绘制逻辑比较复杂时。 因此，我们需要尽量优化 Paint Worklet 的代码，避免不必要的计算和渲染。

此外，频繁地改变输入属性的值也可能会导致性能问题。 我们应该尽量减少输入属性的更新频率，避免不必要的重绘。

8. 浏览器兼容性

Houdini 仍然是一项相对较新的技术，浏览器兼容性还在不断完善中。 目前，Chrome 和 Edge 已经支持了大部分 Houdini API，而 Firefox 和 Safari 的支持还在逐步完善中。

在使用 Houdini 时，我们需要注意浏览器兼容性问题，并提供适当的 Fallback 方案。

9. 总结：解锁 CSS 的无限可能

通过注册输入属性，我们可以将自定义属性集成到 CSS 引擎中，从而实现响应式和状态驱动的自定义绘制。结合 Paint API，我们可以创造出各种各样炫酷的效果，为用户带来更加丰富的视觉体验。 虽然 Houdini 仍然是一项新兴技术，但它代表了 CSS 的未来发展方向，为我们解锁了 CSS 的无限可能。

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