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探讨 `Web Animations API` (`WAAPI`) 与 `CSS Animations/Transitions` 的互操作性、性能优势和复杂动画编排。

各位观众，晚上好！我是你们今晚的动画大师（自封的），今天咱们来聊聊前端动画界的三剑客：Web Animations API (简称 WAAPI)，CSS Animations，以及 CSS Transitions。别害怕，虽然听起来有点技术，但我保证用最接地气的方式，让你觉得动画原来这么好玩！

开场白：动画的世界，远不止炫酷

首先，我们得明白，动画不仅仅是为了让页面看起来更酷炫。好的动画能够提升用户体验，引导用户的注意力，让交互更加自然流畅。想想看，一个按钮点击后“嗖”地一下变色，总比直接“啪”地一下变色要舒服得多吧？

第一部分：三剑客的自我介绍

在深入了解它们之间的爱恨情仇之前，我们先来认识一下这三位主角：

  • CSS Transitions (过渡)：过渡就像一个优雅的绅士，负责在两个状态之间平滑过渡。比如，鼠标悬停时改变背景颜色，点击后改变大小等等。它很简单，但也很实用。

    • 优势: 简单易用，声明式语法，适合简单的状态改变。

    • 劣势: 只能定义起始状态和结束状态，中间过程无法控制。

    • 代码示例:

    <div class="box">Hover me!</div>
    .box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: lightblue;
  transition: background-color 0.3s ease-in-out; /* 关键在这里 */
}

.box:hover {
  background-color: lightcoral;
}

  • CSS Animations (动画)：动画就像一个充满活力的舞者，可以定义一系列关键帧，让元素按照你编排的舞步跳动。它比过渡更强大，但学习曲线也稍陡峭。

    • 优势: 可以定义多个关键帧，控制动画的整个过程。

    • 劣势: 声明式语法，不易控制动画的播放状态，适合循环或重复的动画。

    • 代码示例:

    <div class="box">Animation!</div>
    .box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: lightblue;
  animation: colorChange 2s infinite alternate; /* 关键在这里 */
}

@keyframes colorChange {
  0% {
    background-color: lightblue;
  }
  50% {
    background-color: lightcoral;
  }
  100% {
    background-color: lightgreen;
  }
}

  • Web Animations API (WAAPI)：WAAPI 就像一位指挥家，可以精确地控制动画的每一个细节。它是一个 JavaScript API，允许你用代码创建、控制和操作动画。它是三者中最灵活、最强大的，但也需要更多的代码。

    • 优势: JavaScript 控制，灵活强大，可以暂停、播放、反转动画，与其他 JavaScript 代码完美集成。

    • 劣势: 需要编写 JavaScript 代码，学习曲线较陡峭。

    • 代码示例:

    <div class="box" id="myBox">WAAPI!</div>
    const box = document.getElementById('myBox');

const animation = box.animate(
  [
    { transform: 'translateX(0)' },
    { transform: 'translateX(200px)' }
  ],
  {
    duration: 2000,
    iterations: Infinity,
    direction: 'alternate'
  }
);

// 可以随时暂停、播放动画
// animation.pause();
// animation.play();

第二部分：互操作性：当三剑客相遇

虽然这三位看起来是独立的，但它们之间是可以互操作的。这意味着你可以混合使用它们，发挥各自的优势。

  • WAAPI 控制 CSS Animations/Transitions：WAAPI 可以用来读取 CSS Animations 和 Transitions 的状态，甚至可以控制它们的播放。这为你提供了更大的灵活性。

    • 代码示例:
    .box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: lightblue;
  transition: background-color 0.3s ease-in-out;
}

.box.active {
  background-color: lightcoral;
}
    const box = document.querySelector('.box');

box.addEventListener('click', () => {
  box.classList.add('active');

  // 使用 WAAPI 读取 transition 的状态
  const transition = box.getAnimations()[0]; // 获取第一个动画

  if (transition) {
    // Transition 结束后移除 active class
    transition.onfinish = () => {
      box.classList.remove('active');
    };
  }
});

    在这个例子中，我们使用 CSS Transition 来改变背景颜色，然后使用 WAAPI 来监听 transition 的结束事件，并在结束后移除 active class。

  • CSS 触发 WAAPI 动画：可以通过 CSS 类名或其他 CSS 属性的变化来触发 WAAPI 动画。这可以让你将 CSS 的样式控制和 WAAPI 的动画控制结合起来。

    • 代码示例:
    <div class="box" id="myBox">CSS Trigger WAAPI</div>
    .box {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: lightblue;
}

.box.active {
  transform: scale(1.2); /* 触发 WAAPI 动画的条件 */
}
    const box = document.getElementById('myBox');

// 定义 WAAPI 动画
const animation = box.animate(
  [
    { opacity: 0 },
    { opacity: 1 }
  ],
  {
    duration: 500,
    fill: 'forwards' // 保持动画结束时的状态
  }
);

animation.pause(); // 初始暂停动画

box.addEventListener('click', () => {
  box.classList.toggle('active');

  if (box.classList.contains('active')) {
    animation.play(); // 播放动画
  } else {
    animation.reverse(); // 反向播放动画
    animation.play();      // 必须再次调用 play() 才能反向播放
  }
});

    在这个例子中，当 box 元素添加 active class 时，CSS 会改变其 transform 属性，这会触发 WAAPI 动画播放。

第三部分：性能大比拼：谁是性能之王？

性能是动画的关键。卡顿的动画会让用户感到不适，甚至影响用户体验。那么，这三剑客在性能方面表现如何呢？

特性 CSS Transitions CSS Animations WAAPI
硬件加速 较高 较高 较高
JavaScript 开销 低 低 中
复杂动画 较差 一般 优秀
控制灵活性 低 低 高
适合场景 简单状态改变 循环动画 复杂交互动画
  • 硬件加速：通常情况下，CSS Transitions、CSS Animations 和 WAAPI 都可以利用硬件加速，这意味着动画的计算由 GPU 来完成，而不是 CPU。这可以大大提高动画的性能。但是，并非所有的 CSS 属性都支持硬件加速。例如，改变 top、left 等属性通常会触发重绘和重排，导致性能下降。建议使用 transform 和 opacity 等属性来进行动画。
  • JavaScript 开销：CSS Transitions 和 CSS Animations 是声明式的，不需要 JavaScript 代码来控制，因此 JavaScript 开销很低。WAAPI 需要编写 JavaScript 代码，因此 JavaScript 开销相对较高。但是，对于复杂的动画，WAAPI 可以更好地优化性能，避免不必要的重绘和重排。
  • WAAPI 的优势：WAAPI 在性能方面有一个隐藏的优势，那就是它可以更好地与浏览器的动画引擎集成。浏览器可以更好地优化 WAAPI 动画，例如，在动画不可见时暂停动画，避免不必要的计算。

第四部分：复杂动画编排：WAAPI 的舞台

当我们需要创建复杂的动画时，WAAPI 就成了不二之选。它可以让你精确地控制动画的每一个细节，实现各种炫酷的效果。

  • 序列动画 (Sequential Animations)：让多个动画按顺序播放。

    const box1 = document.getElementById('box1');
const box2 = document.getElementById('box2');
const box3 = document.getElementById('box3');

const animation1 = box1.animate(
  [{ transform: 'translateX(0)' }, { transform: 'translateX(100px)' }],
  { duration: 500, fill: 'forwards' }
);

const animation2 = box2.animate(
  [{ opacity: 0 }, { opacity: 1 }],
  { duration: 500, fill: 'forwards' }
);

const animation3 = box3.animate(
  [{ transform: 'rotate(0)' }, { transform: 'rotate(360deg)' }],
  { duration: 500, fill: 'forwards' }
);

// 创建一个动画队列
const sequence = new SequenceEffect([animation1, animation2, animation3]);

// 创建一个动画时间线
const timeline = new Animation(sequence, document.timeline);

timeline.play();

  • 同步动画 (Synchronized Animations)：让多个动画同时播放。

    const box1 = document.getElementById('box1');
const box2 = document.getElementById('box2');

const animation1 = box1.animate(
  [{ transform: 'translateX(0)' }, { transform: 'translateX(100px)' }],
  { duration: 1000, fill: 'forwards' }
);

const animation2 = box2.animate(
  [{ opacity: 0 }, { opacity: 1 }],
  { duration: 1000, fill: 'forwards' }
);

// 创建一个动画组
const group = new GroupEffect([animation1, animation2]);

// 创建一个动画时间线
const timeline = new Animation(group, document.timeline);

timeline.play();

  • 关键帧动画 (Keyframe Animations)：定义更复杂的动画路径。

    const box = document.getElementById('myBox');

const animation = box.animate(
  [
    { transform: 'translate(0, 0) rotate(0)' },
    { transform: 'translate(100px, 50px) rotate(90deg)' },
    { transform: 'translate(200px, 0) rotate(180deg)' },
    { transform: 'translate(100px, -50px) rotate(270deg)' },
    { transform: 'translate(0, 0) rotate(360deg)' }
  ],
  {
    duration: 2000,
    iterations: Infinity
  }
);

  • 动态修改动画：在动画播放过程中动态修改动画的属性。

    const box = document.getElementById('myBox');

const animation = box.animate(
  [{ transform: 'translateX(0)' }, { transform: 'translateX(100px)' }],
  { duration: 1000, fill: 'forwards' }
);

// 500ms 后改变动画的终点位置
setTimeout(() => {
  animation.updateKeyframes([
    { transform: 'translateX(0)' },
    { transform: 'translateX(200px)' } // 修改了终点位置
  ]);
}, 500);

第五部分：最佳实践和避坑指南

  • 避免使用 top、left 等属性：尽量使用 transform 和 opacity 等属性来进行动画，以利用硬件加速。
  • 合理使用 will-change 属性：will-change 属性可以提前告诉浏览器哪些属性将会被修改，从而让浏览器提前进行优化。但是，过度使用 will-change 属性可能会导致性能问题，因此需要谨慎使用。
  • 使用 requestAnimationFrame：如果需要在 JavaScript 中进行动画，建议使用 requestAnimationFrame 来更新动画，以获得更好的性能。
  • 避免在动画过程中进行大量的计算：尽量避免在动画过程中进行大量的计算，例如，频繁地修改 DOM 结构。这会导致性能下降。
  • 测试和优化：在不同的设备和浏览器上测试动画，并根据测试结果进行优化。

总结：动画的未来，掌握在你手中

CSS Transitions、CSS Animations 和 WAAPI 各有优缺点，适用于不同的场景。选择哪一个取决于你的具体需求和项目的复杂度。

  • 简单状态改变：使用 CSS Transitions。
  • 循环动画：使用 CSS Animations。
  • 复杂交互动画：使用 WAAPI。

记住，动画不仅仅是炫酷的效果，更是提升用户体验的重要手段。希望今天的讲座能让你对前端动画有更深入的了解，并在实际项目中灵活运用。祝大家动画玩得开心！

感谢大家的观看，下次再见！

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