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打造丝般顺滑的H5翻页库

本文讲述了一个「丝般顺滑」的 H5 翻页库的开发过程中遇到的一些问题和对应的解决方法。基本的滑动翻页模型建立之后,重点关注了性能的问题,分为 手指离开屏幕前 和 手指离开屏幕后 两个阶段。

作者:佚名来源:百度Web前端研发部|2017-10-31 13:20

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背景

随着近几年移动营销页的火爆,催生了一个中国式的名词「H5」。而 H5 最常见的形态就是类似幻灯片翻页效果。

我们需要制作 H5 的时候,最快的办法就是使用一些滑动插件库,如 iDangero.us 出品的 Swiper ,百度 BE-FE 出品的 iSlider 。通过这些翻页库提供的强大的配置功能,我们就能实现很酷炫的翻页效果。当然,这些库还支持自动播放,点击切换和当前页面指示等配置,所以还能用在网页上,实现一些 web carousel 的效果。

打造丝般顺滑的H5翻页库

百度 H5 也先后使用了 Swiper 和 iSlider 作为 H5 运行时的翻页框架,随着用户越来越多,也遇到了一些问题:

  1. H5 平台和这些库不能很好贴合,有些配置项用不上,而有些必要的功能需要「Hack」的方式实现。
  2. 一些 H5 的元素多、动画多,在低端机型上翻页时,翻页时会有「卡顿感」和「粘滞感」,用户体验不好。

而我们希望的 H5 翻页库能和平台本身的功能完美贴合,在保持体积小的同时,在翻页的时候能做到「丝般顺滑」。于是我们就开始了研(zao)究(lun)之(zi)旅。

开始

H5 滑屏框架的开发,第一个问题就是:页面是否跟随手指滑动?这也是腾讯 ISUX 团队的《滑屏 H5 开发实践九问》的第一问(这篇文章原文出处现在是 404 ,大家可以在其他的转载网站看到),这里用这篇文章的图片说明一下这个问题。

左边的是不跟随手指滑动,只需要关注手指触碰开始和离开两个时间点,中间过程不用考虑。所以实现起来比较简单。但是用户的操作没有实时的反馈,体验不够好。因此,尽管实现起来更复杂,我们仍然决定实现前一种「跟随手指滑动」的效果。

起步

下图是跟随手指滑动的 H5 最直观的版本,所有的「页面」依次从上到下,首尾相接。需要说明一下,这里的「页面」打引号,是因为实际上他们都是 div ,后文说的页面都指这些 div 。同时,我们这里以最常见的竖直方向滑动为例,水平方向同理。

打造丝般顺滑的H5翻页库

基本原理图

这些 div 的宽度和高度都是 100% 的容器高度,可视区域是中间的部分,我们监听 touchstart , touchmove , touchend 事件,跟鼠标拖拽的原理类似:

  1. touchstart 时,记下起点位置;
  2. touchmove 实时计算滑动的距离,让所有页面一起沿着 Y 轴 translate 这段距离。
  3. touchend 时,能得到最终的滑动距离,跟设定的阈值比较。进入到页面自动控制阶段:大于阈值则让页面滑动到下一页,小于阈值则恢复到起始位置。

深入探究

简单的版本在上一部分很容易就实现了,如果其他需求不多,页面上元素和动画比较少,基本上就够用了。但是本文要探究的是如何能做到「丝般顺滑」,其实就是两个字:性能。

性能的瓶颈是什么呢?

我们的目标是:在「三多一低」(页面多、元素多、动画多,配置低)的情况下,滑动翻页时,尽可能不产生卡顿。

我们分成两部分来看这问题:手指离开屏幕前和手指离开屏幕后。

手指离开屏幕前

此时比较耗费性能的操作是:当 touchmove 触发时,计算出了要移动的距离, 所有的 页面都需要沿着 Y 轴移动相同的距离。此时必然免不了进行 DOM 操作,而 DOM 操作是非常「昂贵」的,再加上 touchmove 事件的频繁触发,性能处理不够好的话,很容易出现卡顿。

为了优化性能,我们很自然的想到一个策略: 减少 DOM 操作 。

这里面包含两部分:减少 DOM 操作的元素和减少 DOM 操作的属性。前者比如,看不到的页面不参与动画。后者比如,只改变元素的 css 属性的一个或几个。

减少 DOM 操作的元素

最开始简易的版本的例子中, touchmove 触发时, 所有的 页面都沿着 Y 轴移动。其实没有必要,因为相当一部分页面是看不见的。那一般情况下,我们最少需要操作几个页面呢?答案是两个。可以回想一下,我们滑动的时候,最多能同时看到两个页面。这个方法相对于所有的页面一起移动,成倍地提升性能。

减少 DOM 操作的属性

这个方法的主要意思是,只需要操作一次 DOM 能达到的效果,绝不用两次。实际上,对于 slide 动画,我们只需要改变页面的 transform 的值,其他的 DOM 操作(增加 class,修改元素的 innerHTML)等能不做就不做。

我们得到了一个初步的方案:初始化时,所有的页面一次性全部置入 container,除了我们用到的两页, display 属性都设置为 none 。 touchmove 的时候,只有这两页的 transform 属性有变化。

touchmove 的过程,我们可以写成数学表达式:

  • x 表示手指滑动的距离, s 表示页面滑动距离, sideLength

是当前滑动边的长度,如果是沿 y 轴滑动,则是页面高度。写到这里,就跟时下很流行的「数据驱动」的概念很类似了。我们要实现的就只有一个 render 函数,输入是用户的交互数据,输出是页面表现。

手指离开屏幕后

当手指离开屏幕时,我们就已经知道了这次滑动的结果(向上还是向下?翻页还是回弹?),要实现的只是动画效果,我们有两个选择:

  • 方案一:复用 touchmove 的 render 逻辑,按照手指滑动的速度,使用 requestAnimationFrame 控制动画;
  • 方案二:使用 css3 transition 动画;
  • 方案一的优点在于:可以在手指滑动和动画过程使用同样的 render 函数,最大限度复用了代码,逻辑统一;同时可以精确控制动画的每一帧,动画曲线会比较流畅。 缺点就是可能存在的性能问题。方案二跟方案一刚好相反。其实说到底还是 js 动画 vs css 动画的问题。

动画性能实验

为了比较两个方案在 H5 翻页动画上的性能优劣,我们取一个稍微复杂点的例子:

  • H5:百度无人车招聘的 H5
  • 动画:从第 1 页翻到第 2 页
  • CPU: 6 * slowdown
  • 浏览器:Chrome 61.0.3163.100(64 位)
  • js 动画方案:点击这里
  • css 动画方案:点击这里

打造丝般顺滑的H5翻页库

  • js 翻页动画方案,Profile 结果

打造丝般顺滑的H5翻页库

  • css 翻页动画方案,Profile 结果

通过实验我们可以看到,js 的动画过程中,帧率大多维持在 30 fps 上下。而 css 动画,基本都在 60 fps 上下。而且在动画过程中,明显感觉 js 动画有卡顿。这种情况在一些 CPU 和显卡配置相对低的 Android 机型上尤为明显。对于这个问题有兴趣的同学,可以看一下 swiper 库的 raf 分支,这是本次对比测试所用到的 js 。

所以,尽管 js 的动画方案看起来比较「优雅」,能用「数据驱动」的理念,统一解决滑动过程和动画过程的问题。实际上性能有瓶颈,我们只能在手指离开屏幕后,采用 css 的动画方案以保证性能。正应了一句话「能用 css 做的,绝对不要用 js 解决」。

实施方案

下图形象地展示了我们实施的基本思路,只有两页:

  • currentPage :当前页面
  • activePage :即将要翻到的下一页

其余的页面都是初始化的时候加载进 DOM 结构,但是 display 为 none 并且 z-index 都是 0 。这里展示「层叠」的状态是为了更形象的展示。

打造丝般顺滑的H5翻页库
swiper 原理图

为了方便获取页面,我们采用双向链表保存页面结构。每个 page 具有 prev 和 next 分别指向上一个和下一个 page 。

我们重点要关注的是,怎么样确定 activePage ?即下一个要去到的页面。答案很简单,其实,当用户开始触碰屏幕,并且滑动的时候,就能确定了:

  1. 滑动距离 x < 0,表示页面向上滑动,此时 activepage = currentPage.next
  2. 滑动距离 x > 0,表示页面向下滑动,此时 activepage = currentPage.prev

扩展

翻页效果

我们举的例子中的翻页效果是最普通的滑动效果。怎么样扩展支持立方体、翻转等效果呢?可以回头看看「手指离开屏幕前」部分,我们提出了

s=f(x) , x 是用户滑动距离, s 是页面滑动距离。我们把 s

扩展一下,变成「页面翻转角度」或「页面缩放比率」,就可以支持其他的效果了。

事实上,我们在滑动的时候,本身就是使用 css3 的 transform 属性,将其中的 translate , rotate , scale 适当的组合就能做出千变万化的翻页效果了。

更令人愉悦的动画

这里指的是 animation-timing-function,拿最简单的滑动效果举例。如果是线性的函数,用户滑动的速度始终等于页面滑动速度。而「感觉上」更流畅、更灵敏的应该是:刚开始页面滑动速度大于用户滑动速度,随着翻页的进行,两者趋于相同,过了某个点后,单位时间内,页面滑动速度开始逐渐小于用户滑动速度,将速度表示为距离,就可以得到

x 和 s

之间的关系如下图:

打造丝般顺滑的H5翻页库

x 和 s 的关系图(横轴为 x ,纵轴为 s

)

在这里,不得不再提起两种动画方案: js 动画和 css 动画。

js 动画方案的一个优点是,可以精确控制动画的进程,而 css 无法做到。比如用户在 x = 0.8 的时候手指离开屏幕,因为采用的同一个 render,js 可以知道手指离开屏幕的瞬间 x 处于 0.8 的位置,接下来的动画由 requestAnimationFrame 完成,整个过程流畅且完整。

而 css 动画则不同,css 动画只有在动画开始之前设定 animation-timing-function ,当用户在 x = 0.8 手指离开屏幕时,原本的 js 控制滑动过程中断,由 css 来完成剩余的动画,css 无法根据手指离开屏幕的瞬间动态计算 animation-timing-function ,所以在衔接的那个点,两者速度不匹配,会影响整体动画效果。

但遗憾的是,js 的动画方案有性能问题,我们在用户手指离开屏幕后的那一部分只能采取 css 动画方案。这个「更令人愉悦的动画」也只能用在手指滑动期间。

总结和展望

本文讲述了一个「丝般顺滑」的 H5 翻页库的开发过程中遇到的一些问题和对应的解决方法。基本的滑动翻页模型建立之后,重点关注了性能的问题,分为 手指离开屏幕前 和 手指离开屏幕后 两个阶段。前一阶段主要聚焦于减少 DOM 操作。后一阶段聚焦于动画的性能,并且对比了 js 动画和 css 动画的性能数据,最后得出了在手指离开屏幕后使用 css 动画的结论。此外,我们还基于「数据驱动」的思想,在 翻页效果 和 动画函数 两部分进行了扩展,增强了翻页库的功能,也丰富了 H5 的展现效果。

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【责任编辑:未丽燕 TEL:(010)68476606】

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