CSS Houdini：释放你的创造力，绘制无限可能
大家好！今天我们来聊聊CSS Houdini，一个能彻底改变我们编写CSS方式的神奇工具。它允许我们直接扩展浏览器的渲染引擎，用JavaScript编写底层的CSS特性，从而实现以前无法想象的视觉效果和性能优化。更重要的是，Houdini 的 API 设计保证了这些操作都在独立的线程中运行，避免阻塞主线程，让我们的页面始终保持流畅。
今天我们将重点关注如何使用 Houdini 实现复杂的波浪和粒子效果，这些效果通常需要大量的计算，如果直接在 JavaScript 中操作 DOM，很容易造成性能瓶颈。但有了 Houdini，我们就可以将这些计算交给浏览器底层，让它高效地完成渲染工作。
Houdini 的核心概念
在深入代码之前，我们先来了解一下 Houdini 的几个核心概念：
- Paint API: 允许我们自定义元素的背景、边框和内容。我们可以使用 Canvas API 在这些区域绘制任何我们想要的东西，比如渐变、图案、甚至动画。
- Animation Worklet API: 允许我们创建高性能的动画，这些动画在独立的线程中运行，不会阻塞主线程。
- Layout API: 允许我们自定义元素的布局方式，比如创建新的网格系统或实现复杂的响应式布局。
- Parser API: 允许我们解析自定义 CSS 属性，并将其传递给其他的 Houdini API 使用。
- Properties and Values API: 允许我们注册自定义 CSS 属性，并指定它们的类型、初始值和继承行为。
今天我们主要会用到 Paint API 和 Properties and Values API 来实现波浪和粒子效果。
波浪效果的实现
首先，我们来实现一个简单的波浪效果。我们需要注册一个自定义的 CSS 属性，用于控制波浪的振幅、频率和相位。然后，我们需要编写一个 Paint Worklet，根据这些属性绘制波浪。
1. 注册自定义 CSS 属性
我们需要在 JavaScript 中注册三个自定义属性：--wave-amplitude (振幅)、--wave-frequency (频率) 和 --wave-phase (相位)。
if (CSS.registerProperty) {
CSS.registerProperty({
name: '--wave-amplitude',
syntax: '<number>',
initialValue: '20',
inherits: true
});
CSS.registerProperty({
name: '--wave-frequency',
syntax: '<number>',
initialValue: '0.05',
inherits: true
});
CSS.registerProperty({
name: '--wave-phase',
syntax: '<number>',
initialValue: '0',
inherits: true
});
}这段代码首先检查浏览器是否支持 CSS.registerProperty API，如果支持，则注册三个自定义属性。name 属性指定了属性的名称，syntax 属性指定了属性的类型，initialValue 属性指定了属性的初始值，inherits 属性指定了属性是否可以被继承。
2. 编写 Paint Worklet
接下来，我们需要编写一个 Paint Worklet，用于绘制波浪。
// wave-painter.js
class WavePainter {
static get inputProperties() {
return ['--wave-amplitude', '--wave-frequency', '--wave-phase'];
}
paint(ctx, geom, properties) {
const amplitude = Number(properties.get('--wave-amplitude'));
const frequency = Number(properties.get('--wave-frequency'));
const phase = Number(properties.get('--wave-phase'));
const width = geom.width;
const height = geom.height;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, height / 2);
for (let i = 0; i < width; i++) {
const y = height / 2 + amplitude * Math.sin(frequency * i + phase);
ctx.lineTo(i, y);
}
ctx.lineTo(width, height / 2);
ctx.strokeStyle = 'blue';
ctx.stroke();
}
}
registerPaint('wave-painter', WavePainter);这段代码定义了一个名为 WavePainter 的类，该类实现了 paint 方法。paint 方法接收三个参数：ctx (Canvas 2D 上下文)、geom (元素的几何信息) 和 properties (元素的 CSS 属性)。
inputProperties 属性是一个静态 getter，用于指定 Paint Worklet 需要访问的 CSS 属性。
在 paint 方法中，我们首先从 properties 对象中获取自定义属性的值，然后使用 Canvas API 绘制波浪。
最后，我们使用 registerPaint 函数注册 Paint Worklet，并指定它的名称为 wave-painter。
3. 注册 Worklet 并应用到元素
现在，我们需要将 Paint Worklet 注册到浏览器中，并将它应用到 HTML 元素上。
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Wave Effect</title>
<style>
.wave {
width: 500px;
height: 200px;
background-image: paint(wave-painter);
--wave-amplitude: 30;
--wave-frequency: 0.02;
--wave-phase: 0;
}
</style>
</head>
<body>
<div class="wave"></div>
<script>
if ('paintWorklet' in CSS) {
CSS.paintWorklet.addModule('wave-painter.js');
}
</script>
</body>
</html>这段代码首先定义了一个名为 wave 的 CSS 类，并将 background-image 属性设置为 paint(wave-painter)。这告诉浏览器使用 wave-painter Paint Worklet 来绘制元素的背景。
然后，我们使用 <script> 标签注册 Paint Worklet。注意，我们需要首先检查浏览器是否支持 paintWorklet API。
4. 动态修改波浪参数
我们可以使用 JavaScript 来动态修改波浪的参数，从而实现动画效果。
const waveElement = document.querySelector('.wave');
let phase = 0;
setInterval(() => {
phase += 0.1;
waveElement.style.setProperty('--wave-phase', phase);
}, 20);这段代码使用 setInterval 函数每 20 毫秒更新一次波浪的相位，从而实现波浪的动画效果。
完整的代码示例：
| 文件名 | 内容
| wave-painter.js | “`javascript
// wave-painter.js
class WavePainter {
static get inputProperties() {
return [‘–wave-amplitude’, ‘–wave-frequency’, ‘–wave-phase’];
}
paint(ctx, geom, properties) {
const amplitude = Number(properties.get(‘–wave-amplitude’));
const frequency = Number(properties.get(‘–wave-frequency’));
const phase = Number(properties.get(‘–wave-phase’));
const width = geom.width;
const height = geom.height;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, height / 2);
for (let i = 0; i < width; i++) {
const y = height / 2 + amplitude * Math.sin(frequency * i + phase);
ctx.lineTo(i, y);
}
ctx.lineTo(width, height / 2);
ctx.strokeStyle = 'blue';
ctx.stroke();}
}
registerPaint(‘wave-painter’, WavePainter);
总结：
- 通过 CSS.registerProperty 注册自定义属性，定义其语法和初始值。
- 使用 registerPaint 注册一个 Paint Worklet，该 Worklet 负责根据自定义属性的值绘制波浪。
- 在 CSS 中使用 paint(wave-painter) 应用 Worklet。
- 可以使用 JavaScript 动态修改自定义属性的值，实现动画效果。
粒子效果的实现
接下来，我们来实现一个简单的粒子效果。我们需要创建一个粒子数组，每个粒子都有自己的位置、速度和颜色。然后，我们需要编写一个 Paint Worklet，根据这些粒子的属性绘制它们。
1. 定义粒子类
首先，我们需要定义一个粒子类，用于存储粒子的属性。
class Particle {
constructor(x, y, vx, vy, color, size) {
this.x = x;
this.y = y;
this.vx = vx;
this.vy = vy;
this.color = color;
this.size = size;
}
update() {
this.x += this.vx;
this.y += this.vy;
}
draw(ctx) {
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.x, this.y, this.size, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fillStyle = this.color;
ctx.fill();
}
}这段代码定义了一个名为 Particle 的类，该类具有以下属性：
x：粒子的 x 坐标。y：粒子的 y 坐标。vx：粒子在 x 轴上的速度。vy：粒子在 y 轴上的速度。color：粒子的颜色。size：粒子的大小。
update 方法用于更新粒子的位置。draw 方法用于绘制粒子。
2. 编写 Paint Worklet
接下来，我们需要编写一个 Paint Worklet，用于绘制粒子。
// particle-painter.js
class ParticlePainter {
static get inputProperties() {
return ['--particle-count', '--particle-color'];
}
constructor() {
this.particles = [];
}
paint(ctx, geom, properties) {
const particleCount = Number(properties.get('--particle-count'));
const particleColor = String(properties.get('--particle-color'));
const width = geom.width;
const height = geom.height;
// 初始化粒子
if (this.particles.length === 0) {
for (let i = 0; i < particleCount; i++) {
const x = Math.random() * width;
const y = Math.random() * height;
const vx = (Math.random() - 0.5) * 2;
const vy = (Math.random() - 0.5) * 2;
const size = Math.random() * 5 + 2;
this.particles.push(new Particle(x, y, vx, vy, particleColor, size));
}
}
// 更新和绘制粒子
this.particles.forEach(particle => {
particle.update();
// 边界检测，超出边界则反弹
if (particle.x < 0 || particle.x > width) {
particle.vx = -particle.vx;
}
if (particle.y < 0 || particle.y > height) {
particle.vy = -particle.vy;
}
particle.draw(ctx);
});
// 请求下一帧
requestAnimationFrame(() => {
this.paint(ctx, geom, properties);
});
}
}
registerPaint('particle-painter', ParticlePainter);这段代码定义了一个名为 `
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