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HTML5手势检测原理和实现

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。

作者:佚名来源:极客头条|2017-09-27 15:17

开发者大赛路演 | 12月16日,技术创新,北京不见不散


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。

HTML5手势检测原理和实现

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。

HTML5手势检测原理和实现

  • 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。

HTML5手势检测原理和实现

有了上面的流程,就可以开始实现 tap 事件监测了。

  1. _getTime() {  
  2. return new Date().getTime();  
  3.  
  4. _onTouchStart(e) {  
  5. //记录touch开始的位置  
  6. this.startX = e.touches[0].pageX;  
  7. this.startY = e.touches[0].pageY;  
  8. if(e.touches.length > 1) {  
  9. //多点监测  
  10. ...  
  11. }else {  
  12. //记录touch开始的时间  
  13. this.startTime = this._getTime();  
  14.  
  15.  _onTouchMove(e) {  
  16. ...  
  17. //记录手指移动的位置  
  18. this.moveX = e.touches[0].pageX;  
  19. this.moveY = e.touches[0].pageY;  
  20. ...  
  21.  
  22. _onTouchEnd(e) {  
  23. let timestamp = this._getTime();  
  24. if(this.moveX !== null && Math.abs(this.moveX - this.startX) > 10 ||  
  25. this.moveY !== null && Math.abs(this.moveY - this.startY) > 10) {  
  26. ...  
  27. }else {  
  28. //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  
  29. if(timestamp - this.startTime < 500) {  
  30. 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。

HTML5手势检测原理和实现

  • 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。

HTML5手势检测原理和实现

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。

  1. _onTouchStart(e) {  
  2. if(e.touches.length > 1) {  
  3. ...  
  4. else {  
  5. if(this.previousTouchPoint) {  
  6. //两次相邻的touchstart之间距离要小于10,同时时间间隔小于300ms  
  7. if( Math.abs(this.startX -this.previousTouchPoint.startX) < 10 &&  
  8. Math.abs(this.startY - this.previousTouchPoint.startY) < 10 &&  
  9. Math.abs(this.startTime - this.previousTouchTime) < 300) {  
  10. this._emitEvent('onDoubleTap');  
  11.  
  12.  //保存上一次touchstart的时间和位置信息  
  13. this.previousTouchTime = this.startTime;  
  14. this.previousTouchPoint = {  
  15. startX : this.startX,  
  16. startY : this.startY  
  17. }; 
  18.   

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。

HTML5手势检测原理和实现

  1. _onTouchStart(e) {  
  2. clearTimeout(this.longPressTimeout);  
  3. if(e.touches.length > 1) {  
  4. }else {  
  5. this.longPressTimeout = setTimeout(()=>{  
  6. this._emitEvent('onLongPress');  
  7. });  
  8.  
  9.  
  10. _onTouchMove(e) {  
  11. ...  
  12. clearTimeout(this.longPressTimeout);  
  13. ... 
  14.   
  15. _onTouchEnd(e) {  
  16. ...  
  17. clearTimeout(this.longPressTimeout);  
  18. ...  

缩放(pinch)

缩放是一个非常有趣的手势,还记得第一代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。

HTML5手势检测原理和实现

所以缩放的核心是获取两个接触点之间的直线距离。

  1. //勾股定理  
  2. _getDistance(xLen,yLen) {  
  3. 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。

  1. _onTouchStart(e) {  
  2. if(e.touches.length > 1) {  
  3. let point1 = e.touches[0];  
  4. let point2 = e.touches[1];  
  5. let xLen = Math.abs(point2.pageX - point1.pageX);  
  6. let yLen = Math.abs(point2.pageY - point1.pageY);  
  7. this.touchDistance = this._getDistance(xLen, yLen); 
  8.  else {  
  9. ...  
  10.  

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。

  1. _onTouchMove(e) {  
  2. if(e.touches.length > 1) {  
  3. let xLen = Math.abs(e.touches[0].pageX - e.touches[1].pageX);  
  4. let yLen = Math.abs(e.touches[1].pageY - e.touches[1].pageY); 
  5.  let touchDistance = this._getDistance(xLen,yLen);  
  6. if(this.touchDistance) {  
  7. let pinchScale = touchDistance / this.touchDistance; 
  8.  this._emitEvent('onPinch',{scale:pinchScale - this.previousPinchScale});  
  9. this.previousPinchScale = pinchScale;  
  10.  }else {  
  11. ...  
  12.  

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。

HTML5手势检测原理和实现

首先,需要获取向量的旋转方向和角度。

  1. //这两个方法属于向量计算,具体原理请阅读本文最后的参考文献  
  2. _getRotateDirection(vector1,vector2) { 
  3.  return vector1.x * vector2.y - vector2.x * vector1.y;  
  4.  
  5. _getRotateAngle(vector1,vector2) {  
  6. let direction = this._getRotateDirection(vector1,vector2);  
  7. direction = direction > 0 ? -1 : 1;  
  8. let len1 = this._getDistance(vector1.x,vector1.y);  
  9. let len2 = this._getDistance(vector2.x,vector2.y);  
  10. let mr = len1 * len2;  
  11. if(mr === 0) return 0;  
  12. let dot = vector1.x * vector2.x + vector1.y * vector2.y;  
  13. let r = dot / mr;  
  14. if(r > 1) r = 1;  
  15. if(r < -1) r = -1;  
  16. 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。

  1. _onTouchStart(e) {  
  2.   ...    
  3.   if(e.touches.length > 1) {  
  4.     this.touchVector = {  
  5.        x: point2.pageX - this.startX,  
  6.        y: point2.pageY - this.startY  
  7.      };  
  8.   }  
  9.   ...  
  10.  
  11. _onTouchMove(e) {  
  12.   ...  
  13.   if(this.touchVector) {  
  14.         let vector = {  
  15.           x: e.touches[1].pageX - e.touches[0].pageX, 
  16.            y: e.touches[1].pageY - e.touches[0].pageY  
  17.         };  
  18.         let angle = this._getRotateAngle(vector,this.touchVector);  
  19.         this._emitEvent('onRotate',{  
  20.           angle  
  21.         });  
  22.         this.touchVector.x = vector.x;  
  23.         this.touchVector.y = vector.y;  
  24.       } 
  25.    ...  

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。

HTML5手势检测原理和实现

然后,可以开始使用上面的手势检测系统了。

  1. render() {  
  2.     return (  
  3.       <Gestures onPinch={this.onPinch} onMove={this.onMove} onRotate={this.onRotate} onDoubleTap={this.onDoubleTap} onLongPress={this.onLongPress}> 
  4.          <div className="wrapper" > 
  5.            ![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/2362670-f8b44d4b9101e8d6.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240) 
  6.         </div> 
  7.       </Gestures> 
  8.     );  
  9.   } 

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:

  1. onRotate(event) {  
  2.     //对增量进行累加  
  3.     this.angle += event.angle  
  4.     this.setState({  
  5.       angle:this.angle  
  6.     });  
  7.   } 

至此,我们的手势检测就完成了。

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