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CSS `Web Animations API (WAAPI)` 与 CSS 动画的互操作性与性能优势

各位同学，大家好！我是今天的主讲人，很高兴和大家一起聊聊 Web Animations API (WAAPI) 和 CSS 动画这对“好基友”之间的互操作性和性能优势。

咱们今天不搞那些虚头巴脑的概念，直接上干货！争取用最接地气的方式，把 WAAPI 掰开了揉碎了讲明白，让大家以后在项目里也能用得溜溜的。

开场白：CSS 动画，你还好吗？

首先，我们得承认，CSS 动画已经陪伴我们走过了不少岁月。简单易用，声明式的语法，让很多动画效果的实现变得触手可及。但是，当动画变得复杂，需要更多控制，或者需要和 JavaScript 进行交互时，CSS 动画就开始有点力不从心了。

举个例子，你想在动画进行到一半的时候暂停一下，或者根据用户的滚动位置来控制动画的播放进度，CSS 动画就有点“心有余而力不足”了。

这时候，WAAPI 闪亮登场！

WAAPI：动画界的“瑞士军刀”

WAAPI 就像动画界的“瑞士军刀”，功能强大，灵活自由。它是一个 JavaScript API，允许我们用代码来创建和控制动画。这意味着我们可以：

  • 更精细的控制： 暂停、恢复、反向播放、改变播放速度，想怎么玩就怎么玩！
  • 更强的交互性： 根据用户输入、滚动位置、网络请求等动态地改变动画。
  • 更高的性能： 浏览器底层优化，动画更流畅，资源占用更少。

WAAPI 与 CSS 动画的互操作性：化敌为友

WAAPI 并不是要取代 CSS 动画，而是要和它“化敌为友”，共同构建更强大的动画生态。我们可以把 CSS 动画看作是 WAAPI 的一种“预设”，WAAPI 可以读取 CSS 动画的属性，并在此基础上进行更高级的控制。

让我们看几个例子：

1. 读取 CSS 动画的属性：

假设我们有一个 CSS 动画：

.box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: red;
  animation: move 2s linear infinite;
}

@keyframes move {
  0% {
    transform: translateX(0);
  }
  100% {
    transform: translateX(200px);
  }
}

我们可以用 WAAPI 来读取这个动画的属性：

const box = document.querySelector('.box');
const animation = box.getAnimations()[0]; // 获取第一个动画

console.log(animation.effect.getKeyframes()); // 获取关键帧
console.log(animation.effect.timing); // 获取 timing 属性，例如 duration, easing

2. 使用 CSS 动画作为 WAAPI 的“模板”：

我们可以先用 CSS 定义一个简单的动画，然后用 WAAPI 来控制它的播放：

.box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: blue;
  animation: rotate 2s linear;
}

@keyframes rotate {
  from {
    transform: rotate(0deg);
  }
  to {
    transform: rotate(360deg);
  }
}
const box = document.querySelector('.box');
const animation = box.getAnimations()[0];

// 暂停动画
animation.pause();

// 延迟 1 秒后播放
setTimeout(() => {
  animation.play();
}, 1000);

3. 使用 WAAPI 创建更复杂的动画：

有时候，我们需要创建一些 CSS 动画无法实现的复杂动画。这时，WAAPI 就可以大显身手了。

例如，我们可以创建一个根据鼠标位置改变颜色的动画：

<div class="box"></div>
.box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: red;
}
const box = document.querySelector('.box');

box.addEventListener('mousemove', (event) => {
  const x = event.clientX;
  const y = event.clientY;

  const animation = box.animate(
    {
      backgroundColor: `rgb(${x % 255}, ${y % 255}, ${(x + y) % 255})`
    },
    {
      duration: 100,
      fill: 'forwards' // 保持最后一帧的状态
    }
  );
});

性能优势：WAAPI 凭什么更胜一筹？

WAAPI 的性能优势主要体现在以下几个方面：

  • 浏览器底层优化： WAAPI 是浏览器原生支持的 API，浏览器可以对其进行底层优化，例如利用 GPU 加速，减少 CPU 占用。
  • 可预测性： WAAPI 的 timing 模型更加精确，可以避免 CSS 动画中可能出现的抖动和卡顿现象。
  • 更好的控制： WAAPI 可以精确地控制动画的播放进度，避免 CSS 动画中可能出现的帧丢失问题。

表格对比：CSS 动画 vs. WAAPI

为了更直观地了解 CSS 动画和 WAAPI 的区别，我们用一个表格来对比一下：

特性 CSS 动画 WAAPI

一些实际案例分析：

  1. 视差滚动 (Parallax Scrolling) 动画：

    • 场景： 网页滚动时，背景图以不同的速度移动，营造出一种 3D 效果。
    • CSS 动画实现： 比较困难，需要频繁计算和修改背景位置。
    • WAAPI 实现： 可以通过监听滚动事件，动态地改变动画的播放进度，性能更高，代码更简洁。
window.addEventListener('scroll', () => {
  const scrollPosition = window.pageYOffset;
  const animationProgress = scrollPosition / (document.body.scrollHeight - window.innerHeight); // 计算滚动进度

  const parallaxAnimation = document.querySelector('.parallax-background').animate(
    {
      transform: `translateY(${scrollPosition * 0.5}px)` // 动态调整背景图的位置
    },
    {
      duration: 1, // 持续时间设置为 1，因为我们通过进度控制
      fill: 'forwards'
    }
  );
  parallaxAnimation.currentTime = animationProgress; // 设置动画的当前时间
  parallaxAnimation.pause(); // 暂停动画，防止自动播放
});

  1. 复杂的缓动函数 (Easing Functions)：

    • 场景： CSS 动画提供了一些预定义的缓动函数，但有时候我们需要更复杂的缓动效果。
    • CSS 动画实现： 只能使用预定义的缓动函数，无法自定义。
    • WAAPI 实现： 可以使用 JavaScript 实现自定义的缓动函数，并将其应用到动画中。
function customEase(time) {
  // 自定义缓动函数，例如 easeInOutElastic
  const c1 = 1.70158;
  const c2 = c1 + 1;
  return time < 0.5
    ? (Math.pow(2 * time, 2) * ((c2 + 1) * 2 * time - c2)) / 2
    : (Math.pow(2 * time - 2, 2) * ((c2 + 1) * (time * 2 - 2) + c2) + 2) / 2;
}

const element = document.querySelector('.element');
const animation = element.animate(
  {
    transform: ['translateX(0px)', 'translateX(200px)']
  },
  {
    duration: 1000,
    easing: customEase // 使用自定义缓动函数
  }
);

  1. 链式动画 (Chained Animations)：

    • 场景： 需要按顺序播放多个动画，一个动画结束后再播放下一个。
    • CSS 动画实现： 需要使用 animation-delay 属性，但容易出错，不易维护。
    • WAAPI 实现： 可以使用 Promise 或 async/await 来实现链式动画，代码更清晰，更易于维护。
const box1 = document.querySelector('.box1');
const box2 = document.querySelector('.box2');

async function animateSequence() {
  await box1.animate({ transform: ['translateX(0px)', 'translateX(100px)'] }, { duration: 500 }).finished;
  await box2.animate({ transform: ['translateY(0px)', 'translateY(100px)'] }, { duration: 500 }).finished;
  console.log('动画完成!');
}

animateSequence();

兼容性问题：不用慌，有妙招！

虽然 WAAPI 已经得到了主流浏览器的支持，但仍然有一些旧版本的浏览器不支持它。为了解决兼容性问题，我们可以使用 polyfill。

web-animations-js 是一个常用的 WAAPI polyfill，可以为不支持 WAAPI 的浏览器提供支持。只需要在页面中引入这个 polyfill 即可：

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/web-animations.min.js"></script>

最佳实践：WAAPI 的正确打开方式

  • 优先使用 CSS 动画： 对于简单的动画效果，优先使用 CSS 动画，代码更简洁，性能也可能更好。
  • 使用 WAAPI 进行更高级的控制： 当需要更精细的控制、更强的交互性或者更高的性能时，可以使用 WAAPI。
  • 合理使用 polyfill： 为了保证兼容性，可以使用 WAAPI polyfill。
  • 注意性能优化： 避免创建过多的动画，合理使用 will-change 属性，减少重绘和重排。

总结：WAAPI，未来可期！

WAAPI 作为一个强大的动画 API，为我们提供了更多的可能性。它不仅可以与 CSS 动画无缝集成，还可以实现更复杂的动画效果，并提供更高的性能。

希望今天的分享能够帮助大家更好地理解和使用 WAAPI。在实际项目中，我们可以根据具体的需求，选择合适的动画方案，并充分利用 WAAPI 的优势，打造更炫酷、更流畅的用户体验。

今天的讲座就到这里，谢谢大家！ 有任何问题，欢迎随时提问。祝大家编码愉快！

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