HTML5手势检测原理和实现

前言

随着 Hybrid 应用的丰富，HTML5 工程师们已经不满足于把桌面端体验简单移植到移动端，他们觊觎移动原生应用人性化的操作体验，特别是原生应用与生俱来的丰富的手势系统。HTML5 没有提供开箱即用的手势系统，但是提供了更底层一些的对 touch 事件的监听。基于此，我们可以做出自己的手势库。

手势

常用的 HTML5 手势可以分为两类，单点手势和两点手势。单点手势有 tap(单击)，double tap(双击)，long tap(长按)，swipe(挥)，move(移动)。两点手势有 pinch(缩放)，rotate(旋转)。

接下来我们实现一个检测这些手势的 javaScript 库，并利用这个手势库做出炫酷的交互效果。

移动

关于移动手势检测我们这里不再赘述。总结一下就是在每次touchmove事件发生时，把两个位移点之间的坐标位置相减，就可以了。

单击(tap)

手势检测的关键是用 touchstart，touchmove，touchend 三个事件对手势进行分解。

那么怎么分解单击事件呢?

• 在 touchstart 发生时进入单击检测，只有一个接触点。因为单击事件限制为一个手指的动作。
• 没有发生 touchmove 事件或者 touchmove 在一个很小的范围(如下图)。限制 touchmove 在一个很小范围，是为了给用户一定的冗余空间，因为不能保证用户手指在接触屏幕的时候不发生轻微的位移。

• touchend 发生在 touchstart后的很短时间内(如下图)。这个时间段的阈值是毫秒级，用来限制手指和屏幕接触的时间。因为单击事件从开始到结束是很快的。

有了上面的流程，就可以开始实现 tap 事件监测了。

_getTime() {  
return new Date().getTime();  
}  
_onTouchStart(e) {  
//记录touch开始的位置  
this.startX = e.touches[0].pageX;  
this.startY = e.touches[0].pageY;  
if(e.touches.length > 1) {  
//多点监测  
...  
}else {  
//记录touch开始的时间  
this.startTime = this._getTime();  
}  
} 
 _onTouchMove(e) {  
...  
//记录手指移动的位置  
this.moveX = e.touches[0].pageX;  
this.moveY = e.touches[0].pageY;  
...  
}  
_onTouchEnd(e) {  
let timestamp = this._getTime();  
if(this.moveX !== null && Math.abs(this.moveX - this.startX) > 10 ||  
this.moveY !== null && Math.abs(this.moveY - this.startY) > 10) {  
...  
}else {  
//手指移动的位移要小于10像素并且手指和屏幕的接触时间要短语500毫秒  
if(timestamp - this.startTime < 500) {  
this._emitEvent('onTap')  
} 
} 
} 

双击(double tap)

和单击一样，双击事件也需要我们对手势进行量化分解。

• 双击事件是一个手指的行为。所以在 touchstart 时，我们要判断此时屏幕有几个接触点。
• 双击事件中包含两次独立的单击行为。理想情况下，这两次点击应该落在屏幕上的同一个点上。为了给用户一定的冗余空间，将两次点击的坐标点距离限制在10个像素以内。

• 双击事件本质是两次快速的单击。也即是说，两次点击的间隔时间很短。通过一定的测试量化后，我们把两次单击的时间间隔设为300毫秒。

注意双击事件中我们检测了相邻两个 touchstart 事件的位移和时间间隔。

_onTouchStart(e) {  
if(e.touches.length > 1) {  
...  
} else {  
if(this.previousTouchPoint) {  
//两次相邻的touchstart之间距离要小于10，同时时间间隔小于300ms  
if( Math.abs(this.startX -this.previousTouchPoint.startX) < 10 &&  
Math.abs(this.startY - this.previousTouchPoint.startY) < 10 &&  
Math.abs(this.startTime - this.previousTouchTime) < 300) {  
this._emitEvent('onDoubleTap');  
}  
} 
 //保存上一次touchstart的时间和位置信息  
this.previousTouchTime = this.startTime;  
this.previousTouchPoint = {  
startX : this.startX,  
startY : this.startY  
}; 
 }  
} 

长按(long press)

长按应该是最容易分解的手势。我们可以这样分解：在 touchstart 发生后的很长一段时间内，如果没有发生 touchmove 或者 touchend 事件，那么就触发长按手势。

长按是一个手指的行为，需要检测屏幕上是否只有一个接触点。

如果手指在空间上发生了移动，那么长按事件取消。

如果手指在屏幕上停留的时间超过800ms，那么触发长按手势。

如果手指在屏幕上停留的时间小于800ms，也即 touchend 在 touchstart 发生后的800ms内触发，那么长按事件取消。

_onTouchStart(e) {  
clearTimeout(this.longPressTimeout);  
if(e.touches.length > 1) {  
}else {  
this.longPressTimeout = setTimeout(()=>{  
this._emitEvent('onLongPress');  
});  
}  
}  
_onTouchMove(e) {  
...  
clearTimeout(this.longPressTimeout);  
... 
 }  
_onTouchEnd(e) {  
...  
clearTimeout(this.longPressTimeout);  
...  
} 

缩放(pinch)

缩放是一个非常有趣的手势，还记得***代iPhone双指缩放图片给你带来的震撼吗?虽然如此，缩放手势的检测却相对简单。

缩放是两个手指的行为，需要检测屏幕上是否有两个接触点。

缩放比例的量化，是通过两次缩放行为之间的距离的比值得到，如下图。

所以缩放的核心是获取两个接触点之间的直线距离。

//勾股定理  
_getDistance(xLen,yLen) {  
return Math.sqrt(xLen * xLen + yLen * yLen);  
} 

这里的xLen是两个接触点x坐标差的绝对值，yLen相应的就是y坐标差的绝对值。

_onTouchStart(e) {  
if(e.touches.length > 1) {  
let point1 = e.touches[0];  
let point2 = e.touches[1];  
let xLen = Math.abs(point2.pageX - point1.pageX);  
let yLen = Math.abs(point2.pageY - point1.pageY);  
this.touchDistance = this._getDistance(xLen, yLen); 
 } else {  
...  
} 
 } 

在_onTouchStart函数中获取并且保存 touchstart 发生时两个接触点之间的距离。

_onTouchMove(e) {  
if(e.touches.length > 1) {  
let xLen = Math.abs(e.touches[0].pageX - e.touches[1].pageX);  
let yLen = Math.abs(e.touches[1].pageY - e.touches[1].pageY); 
 let touchDistance = this._getDistance(xLen,yLen);  
if(this.touchDistance) {  
let pinchScale = touchDistance / this.touchDistance; 
 this._emitEvent('onPinch',{scale:pinchScale - this.previousPinchScale});  
this.previousPinchScale = pinchScale;  
} 
 }else {  
...  
}  
} 

旋转(rotate)

旋转手势需要检测两个比较重要的值，一是旋转的角度，二是旋转的方向(顺时针或逆时针)。

其中旋转角度和方向的计算需要通过向量的计算来获取，本文不再展开。

首先，需要获取向量的旋转方向和角度。

//这两个方法属于向量计算，具体原理请阅读本文***的参考文献  
_getRotateDirection(vector1,vector2) { 
 return vector1.x * vector2.y - vector2.x * vector1.y;  
}  
_getRotateAngle(vector1,vector2) {  
let direction = this._getRotateDirection(vector1,vector2);  
direction = direction > 0 ? -1 : 1;  
let len1 = this._getDistance(vector1.x,vector1.y);  
let len2 = this._getDistance(vector2.x,vector2.y);  
let mr = len1 * len2;  
if(mr === 0) return 0;  
let dot = vector1.x * vector2.x + vector1.y * vector2.y;  
let r = dot / mr;  
if(r > 1) r = 1;  
if(r < -1) r = -1;  
return Math.acos(r) * direction * 180 / Math.PI;  
} 

然后，我们在手指发生移动时，调用获取旋转方向和角度的方法。

_onTouchStart(e) {  
  ...    
  if(e.touches.length > 1) {  
    this.touchVector = {  
       x: point2.pageX - this.startX,  
       y: point2.pageY - this.startY  
     };  
  }  
  ...  
}  
_onTouchMove(e) {  
  ...  
  if(this.touchVector) {  
        let vector = {  
          x: e.touches[1].pageX - e.touches[0].pageX, 
           y: e.touches[1].pageY - e.touches[0].pageY  
        };  
        let angle = this._getRotateAngle(vector,this.touchVector);  
        this._emitEvent('onRotate',{  
          angle  
        });  
        this.touchVector.x = vector.x;  
        this.touchVector.y = vector.y;  
      } 
   ...  
} 

实战

好了，我们的手势系统到这里就完成了。接下来要在实战中检验这套系统是否可靠，做一个简单的图片浏览器，支持图片缩放，旋转，移动，长按。

首先，做好DOM规划，和“之前”一样，我们的事件监听机制并不直接作用在图片上，而是作用在图片的父元素上。

然后，可以开始使用上面的手势检测系统了。

render() {  
    return (  
      <Gestures onPinch={this.onPinch} onMove={this.onMove} onRotate={this.onRotate} onDoubleTap={this.onDoubleTap} onLongPress={this.onLongPress}> 
         <div className="wrapper" > 
           ![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/2362670-f8b44d4b9101e8d6.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240) 
        </div> 
      </Gestures> 
    );  
  } 

由于我们的手势系统检测的增量，因此不能直接把增量应用在对象上，而是需要把这些增量累加。以旋转为例：

onRotate(event) {  
    //对增量进行累加  
    this.angle += event.angle  
    this.setState({  
      angle:this.angle  
    });  
  } 

至此，我们的手势检测就完成了。