CSS Properties and Values API：注册自定义属性以实现类型检查与动画插值

大家好！今天我们深入探讨 CSS Properties and Values API，一个相对较新但功能强大的特性，它允许我们注册自定义 CSS 属性，从而实现更强的类型检查和更流畅的动画插值。在过去，自定义属性（也称为 CSS 变量）虽然灵活，但缺乏类型约束，动画效果也依赖于浏览器的猜测。通过 Properties and Values API，我们可以克服这些限制，编写更健壮、性能更好的 CSS 代码。

1. 自定义属性的局限性

在深入了解 API 之前，我们先回顾一下自定义属性的传统用法以及它们存在的问题。自定义属性使用 -- 前缀定义，并通过 var() 函数使用。

:root {
  --primary-color: #007bff;
  --font-size: 16px;
}

body {
  color: var(--primary-color);
  font-size: var(--font-size);
}

这种方式非常灵活，允许我们在整个项目中重用值。然而，它也存在以下几个主要问题：

缺乏类型检查： CSS 引擎将所有自定义属性都视为字符串。即使我们希望 --font-size 是一个数字，引擎也无法强制执行。这可能导致意外的错误和难以调试的问题。例如，如果我们意外地将 --font-size 设置为 "hello"，CSS 引擎会尝试将其解析为字体大小，结果可能不可预测。
动画插值的限制： 当我们尝试动画化自定义属性时，浏览器通常会尝试猜测如何插值。对于简单的数值属性，这通常可以正常工作。但是，对于更复杂的类型（例如颜色或转换），结果可能不尽人意，甚至根本无法动画。例如，如果我们要动画化两个不同的颜色值，浏览器可能只会简单地从一种颜色瞬间切换到另一种颜色，而不是平滑过渡。

2. Properties and Values API 介绍

Properties and Values API 通过 CSS.registerProperty() 方法解决了上述问题。这个方法允许我们注册自定义属性，并指定其类型、初始值和是否允许继承。注册后，浏览器可以更好地理解属性的含义，并执行类型检查和正确的动画插值。

CSS.registerProperty() 的语法如下：

CSS.registerProperty({
  name: string,
  syntax: string,
  inherits: boolean,
  initialValue: any
});

name： 要注册的自定义属性的名称（包括 -- 前缀）。
syntax： 定义属性值的类型。它使用类似于 CSS 值定义语法的字符串。我们将详细讨论 syntax 的可用值。
inherits： 一个布尔值，指示属性是否应该从父元素继承。
initialValue： 属性的初始值。

3. syntax 的可用值

syntax 属性是 Properties and Values API 的核心，它定义了自定义属性的类型。以下是一些常用的 syntax 值：

Syntax Value	描述	示例
`<number>`	任意数字。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-number', syntax: '<number>', ... });`
`<integer>`	整数。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-integer', syntax: '<integer>', ... });`
`<percentage>`	百分比值。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-percentage', syntax: '<percentage>', ... });`
`<length>`	长度值（例如 `px`、`em`、`rem`）。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-length', syntax: '<length>', ... });`
`<color>`	颜色值（例如 `red`、`#007bff`、`rgba(0, 0, 0, 0.5)`）。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-color', syntax: '<color>', ... });`
`<image>`	图像值（例如 `url()`、`linear-gradient()`）。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-image', syntax: '<image>', ... });`
`<angle>`	角度值（例如 `deg`、`rad`、`turn`）。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-angle', syntax: '<angle>', ... });`
`<time>`	时间值（例如 `s`、`ms`）。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-time', syntax: '<time>', ... });`
`<string>`	字符串。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-string', syntax: '<string>', ... });`
`*`	匹配任何值。这相当于没有注册属性，但仍然可以指定 `inherits` 和 `initialValue`。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-anything', syntax: '*', ... });`
`none`	该属性不允许任何值。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-no-value', syntax: 'none', ... });`
`<custom-ident>`	一个自定义标识符，类似于类名或 ID。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-identifier', syntax: '<custom-ident>', ... });`
`<transform-list>`	一个转换列表，例如 `translate(10px, 20px) rotate(45deg)`。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-transform', syntax: '<transform-list>', ... });`
`<filter-list>`	一个滤镜列表，例如 `blur(5px) grayscale(0.5)`。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-filter', syntax: '<filter-list>', ... });`
`[ ... ]`	匹配包含在方括号内的值列表，例如 `[ <color> <length> ]` 匹配一个颜色和一个长度值。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-shadow', syntax: '[ <color> <length> <length> <length>? ]', ... });` (用于阴影属性，可选的第四个长度值用于模糊半径)
`\|`	分隔符，表示多个可接受的值。例如，`<color> \| <length>` 匹配颜色或长度值。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-color-or-length', syntax: '<color> \| <length>', ... });`
`+`	匹配一个或多个前面的值。例如，`<number>+` 匹配一个或多个数字。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-numbers', syntax: '<number>+', ... });`
`?`	匹配零个或一个前面的值。例如，`<length>?` 匹配零个或一个长度值。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-optional-length', syntax: '<length>?', ... });`
`#`	匹配一个或多个用逗号分隔的前面的值。例如，`<color>#` 匹配一个或多个用逗号分隔的颜色值。	`CSS.registerProperty({ name: '--my-colors', syntax: '<color>#', ... });` (例如，用于 `box-shadow` 或 `text-shadow` 属性，它们可以接受多个阴影定义，每个阴影定义用逗号分隔)

这些只是一些常见的 syntax 值。您可以组合它们来创建更复杂的类型定义。请查阅 MDN Web Docs 获取完整的 syntax 值列表。

4. 代码示例：注册和使用自定义属性

让我们通过一些具体的例子来演示如何使用 Properties and Values API。

示例 1：注册颜色属性

假设我们要注册一个名为 --theme-color 的自定义属性，用于控制网站的主题颜色。

CSS.registerProperty({
  name: '--theme-color',
  syntax: '<color>',
  inherits: false,
  initialValue: '#ffffff' // 默认白色
});

现在，我们可以在 CSS 中使用 --theme-color，并且浏览器会强制执行类型检查：

body {
  background-color: var(--theme-color);
}

.button {
  color: var(--theme-color);
}

如果我们尝试将 --theme-color 设置为非颜色值（例如 "hello"），浏览器可能会发出警告或错误（具体行为取决于浏览器）。

示例 2：注册长度属性并实现动画

让我们注册一个名为 --box-width 的自定义属性，用于控制一个盒子的宽度。我们将允许它从父元素继承，并添加一个动画效果。

CSS.registerProperty({
  name: '--box-width',
  syntax: '<length>',
  inherits: true,
  initialValue: '100px'
});

在 CSS 中，我们可以这样使用它：

.box {
  width: var(--box-width);
  height: 100px;
  background-color: #007bff;
  transition: --box-width 0.5s ease-in-out; /* 添加过渡效果 */
}

.box:hover {
  --box-width: 200px; /* 鼠标悬停时改变宽度 */
}

当鼠标悬停在 .box 上时，宽度会平滑地从 100px 动画到 200px。如果没有 Properties and Values API，浏览器可能无法正确插值长度值，或者动画效果可能不流畅。

示例 3：注册一个包含多个值的属性

假设我们要注册一个自定义属性来控制 box-shadow。box-shadow 接受多个值：水平偏移、垂直偏移、模糊半径和颜色。

CSS.registerProperty({
    name: '--my-shadow',
    syntax: '[ <length>{2,3} <color>? ]',
    inherits: false,
    initialValue: '0 0 0 black'
});

在这里，<length>{2,3} 表示我们需要 2 到 3 个长度值，分别对应水平偏移、垂直偏移和可选的模糊半径。 <color>? 表示颜色是可选的。

现在我们可以在 CSS 中使用它：

.element {
    box-shadow: var(--my-shadow);
}

我们可以通过 JavaScript 或 CSS 来修改 --my-shadow 的值。

.element:hover {
    --my-shadow: 5px 5px 10px rgba(0, 0, 0, 0.5);
}

示例 4: 使用 <custom-ident> 实现状态管理

我们可以使用 <custom-ident> 来定义状态，然后根据这些状态应用不同的样式。

CSS.registerProperty({
    name: '--element-state',
    syntax: '<custom-ident>',
    inherits: false,
    initialValue: 'default'
});

然后，在 CSS 中：

.element {
    --element-state: default; /* 初始状态 */
}

.element[data-state="active"] {
    --element-state: active;
}

.element:hover {
    --element-state: hover;
}

.element {
    /* 根据状态应用不同的样式 */
    background-color: var(--element-state, default); /* 默认颜色 */
}

.element[data-state="active"] {
    background-color: var(--element-state, active); /* active 状态下的颜色 */
}

.element:hover {
    background-color: var(--element-state, hover); /* hover 状态下的颜色 */
}

/* 定义状态对应的颜色值 */
:root {
    --default: white;
    --active: lightblue;
    --hover: lightgreen;
}

在这个例子中，我们使用 --element-state 来表示元素的状态。我们可以通过 JavaScript 设置 data-state 属性来改变元素的状态，或者使用 CSS :hover 伪类。我们使用 var(--element-state, defaultValue) 的第二个参数来提供一个回退值，以防 --element-state 未定义。

5. 浏览器兼容性

Properties and Values API 的浏览器兼容性相对较好，主流浏览器（Chrome、Firefox、Safari、Edge）都支持。但为了兼容旧版本浏览器，可以使用 CSS.supports() 进行特性检测，并提供备选方案。

if (CSS.supports('registerProperty')) {
  // 支持 Properties and Values API
  CSS.registerProperty({ /* ... */ });
} else {
  // 不支持 Properties and Values API，使用备选方案
  console.warn("CSS Properties and Values API is not supported in this browser.");
}

6. 最佳实践

谨慎选择 syntax 值： 选择最能准确描述属性值的 syntax 值。这有助于提高代码的可读性和可维护性，并确保正确的类型检查和动画插值。
提供有意义的 initialValue： 提供一个合理的初始值，以确保属性在未显式设置时具有默认值。
使用 inherits 控制继承行为： 根据属性的语义，决定是否允许它从父元素继承。
进行特性检测： 在使用 Properties and Values API 之前，使用 CSS.supports() 进行特性检测，并提供备选方案以兼容旧版本浏览器。
避免过度使用： 虽然 Properties and Values API 功能强大，但不要过度使用。仅在需要类型检查和动画插值的场景下使用它。

7. 总结：Properties and Values API 的优势

通过注册自定义属性，我们可以提高代码的健壮性，改善动画性能，并编写更具可读性和可维护性的 CSS 代码。这种方式允许浏览器更好地理解我们定义的属性，从而实现更准确的类型检查和更流畅的动画插值，最终提升用户体验。

8. 注册自定义属性的意义

注册自定义属性，通过声明其类型、继承性和初始值，让浏览器更好地理解属性的含义，从而实现更精确的类型检查和更平滑的动画插值。这使得 CSS 代码更加健壮、可维护，并且动画效果更加自然。

9. 选择合适的 syntax 值是关键

选择正确的 syntax 值对于定义自定义属性至关重要。不同的 syntax 值代表不同的类型，浏览器会根据这些类型进行类型检查和插值计算。因此，仔细选择 syntax 值可以确保自定义属性的行为符合预期，并避免潜在的错误。

10. 渐进增强，兼容旧浏览器

虽然 Properties and Values API 得到了主流浏览器的支持，但在使用时仍然需要考虑兼容性问题。通过特性检测和提供备选方案，我们可以确保代码在各种浏览器中都能正常工作，实现渐进增强的用户体验。

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