缓动函数requestAnimationFrame 更好的实现浏览器经动画

写缓动函数用到requestAnimationFrame函数，之前了解过一些，但总觉得又不是很了解，所以翻译一篇老外的文章，以便学习分享。

requestAnimationFrame是什么？
以前我们做动画需要一个定时器，每间隔多少毫秒就做出一些改变。现在有个好消息：浏览器厂商已经决定提供一个专门做动画的方法，即requestAnimationFrame()，而且基于浏览器的层面也能更好的进行优化。但是呢，这只是一个做动画的基础API，即不基于DOM元素的style变化，也不基于canvas，或者WebGL。所以，具体的动画细节需要我们自己写。

我们为什么要用它？
对于同时进行的n个动画，浏览器能够进行优化，把原本需要N次reflow和repaint优化成1次，这样就实现了高质量的动画。举个例子，现在有基于JS的动画，还有基于CSS的transitions，或者SVG SMIL. Plus，如果浏览器的某个tab正在运行这样一个动画，然后你切到另一个tab，或者干脆最小化，总之就是你看不见它了，这时浏览器就会停止动画。这将意味着更少的CPU，GPU和更少的内存消耗，这样电池的使用寿命就大大延长了。

如何使用它？


代码如下:

// shim layer with setTimeout fallback
window.requestAnimFrame = (function(){
return window.requestAnimationFrame ||
window.webkitRequestAnimationFrame ||
window.mozRequestAnimationFrame ||
window.oRequestAnimationFrame ||
window.msRequestAnimationFrame ||
function(/* function */ callback, /* DOMElement */ element){
window.setTimeout(callback, 1000 / 60);
};
})();
// usage:
// instead of setInterval(render, 16) ....
(function animloop(){
render();
requestAnimFrame(animloop, element);
})();

注意：这里我使用了“requestAnimFrame”，因为规范仍在不断变化中，我并不想任由规范摆布。
requestAnimationFrame API


代码如下:

window.requestAnimationFrame(function(/* time */ time){
// time ~= +new Date // the unix time
}, /* optional bounding elem */ elem);

先给出Chrome和Firefox的版本


代码如下:

window.mozRequestAnimationFrame([callback]); // Firefox
window.webkitRequestAnimationFrame(callback[, element]); // Chrome

参数：
callback:（FF可选，Chrome必选）
　　下次repaint调用的函数，函数的第一个参数是当前时间
element：（FF无）
　　意译一下吧：其实就是画布了，而那个‘画'，是动画。（the element that visually bounds the entire animation）。对canvas和WebGL来说，它就是<canvas>元素，对于DOM节点来说，你可以不管它，如果你想稍微进行一下优化，也可以传个参数进来。

它到底靠不靠谱啊？
现在，Webkit实现（Nightly Safari 和 Chrome Dev Channel 可用）和Mozilla实现（FF4可用）有一些的差异，Mozilla的实现有一个Bug。事实上，FF动画的帧数是这么算的：1000/(16 + N) fps，其中N是callback的执行时间，单位为毫秒。如果你的callback执行时间为1000ms，那么它最高的帧数也就只有1fps。如果你的callback执行时间为1ms，那么帧数差不多就是60fps。这个bug肯定会被修复，也许就是FF4的下一个版本吧。Chrome10没有time参数（added in m11.弱弱的问下，m11是什么？），FF目前没有element参数。
我看了下火狐的那个bug，大概就是说：
FF的mozRequestAnimationFrame()永远不可能达到60fps，即使你的callback执行时间小于1000/60毫秒。举个例子：


代码如下:

function callback(time) {
window.mozRequestAnimationFrame(callback);
doWork();
}

如果doWork()耗时1000/60毫秒，那么帧数大约是30fps，而同样的动画如果使用setTimeout(callback, 16)，帧速则是60fps。似乎callback总是在callback执行完毕后的大约16ms再次开始执行，而不是在callback开始执行后的16ms再次开始执行，如果是后者，且计算又够快的话，就能产生60fps的帧数。
如果你是规范控，传送门在此

话不多说，首先来个经典的动画函数：


代码如下:

function animate(element, name, from, to, time) {
time = time || 800; //默认0.8秒
var style = element.style,
latency = 60, // 每60ms一次变化
count = time / latency, //变化的次数
step = Math.round((to - from) / count), //每一步的变化量
now = from;
function go() {
count--;
now = count ? now + step : to;
style[name] = now + 'px';
if (count) {
setTimeout(go, latency);
}
}
style[name] = from + 'px';
setTimeout(go, latency);
}

姑且不论这个函数的设计存在局限性，如只能对以px为单位的样式进行修改。仅从函数的实现上来看，这可以是一个非常经典的动画理念，其基本逻辑由以下部分组成：
获取起点值from和终点值to，通过动画需要进行的时间time，以及每侦间隔latency的要求，计算出值的改变次数count和每次改变的量step。
开启setTimeout(fn, latency);来步进到下一侦。

在下一侦中，设置属性步进一次，如果动画还没结束，再回到第2步继续下一侦。
这个函数工作得很好，服务了千千万万的站点和系统，事实上jQuery的animate函数的核心也无非是setInterval函数。
但是，随着现在系统复杂度的稳步上升，动画效果也越来越多，同时对动画的流畅度也有了更多的重视，这导致上面的函数会出现一些问题。例如同时打开100个动画效果，根据上面的函数，很明显会有100个定时器在同时运行，这些定时器之间的调度会对性能有轻微的影响。虽然在正常的环境中，这些许的影响并不会有什么关系，但是在动画这种对流畅度有很高要求的环境下，任何细微的影响都可能产生出不好的用户体验。

在这样的情况下，有一些开发者就发明了一种基于统一帧管理的动画框架，他使用一个定时器触发动画帧，不同的动画来注册这些帧，在每一帧上处理多个动画的属性变化。这样的好处是减少了定时器调度的开销，但是对于动画框架的开发者来说，统一帧管理、提供监听帧的API等，都是需要开发和维护的。

浏览器的直接支持
最终，浏览器厂商们发现这件事其实可以由他们来做，并且基于浏览器层面，还可以有更多的优化，比如：
对于一个侦中对DOM的所有操作，只进行一次Layout和Paint。
如果发生动画的元素被隐藏了，那么就不再去Paint。
于是，浏览器开始推出一个API，叫做requestAnimationFrame，关于这个函数，MDC的相关页面有比较详细的介绍，简单来说，这个函数有2种使用方法：
调用requestAnimationFrame函数，传递一个callback参数，则在下一个动画帧时，会调用callback。
不传递参数地直接调用该函数，启动动画帧，下一个帧触发时，会同时触发window.onmozbeforepaint事件，可以通过注册该事件来进行动画。

第2种方法由于依赖于Firefox自己的事件，且beforepaint事件还没进入到标准中，所以不推荐使用，还是使用第1种方式比较好。此时，我们的动画逻辑可以变成这样：
记录当前时间startTime，作为动画开始的时间。
请求下一帧，带上回调函数。
下一帧触发时，回调函数的第一个参数为当前的时间，再与startTime进行比较，确定时间间隔ellapseTime。
判断ellapseTime是否已经超过事先设定的动画时间time，如果超过，则结束动画。
计算动画属性变化的差值differ = to - from，再确定在ellapseTime的时候应该变化多少step = differ / time * ellapseTime。
计算出现在应该变化到的位置Math.round(from + step)，并重新对样式赋值。
继续请求下一帧。

新的动画函数
下面就是一个全新的动画函数：


代码如下:

function animate(element, name, from, to, time) {
time = time || 800; // 默认0.8秒
var style = element.style,
startTime = new Date;
function go(timestamp) {
var progress = timestamp - startTime;
if (progress >= duration) {
style[name] = to + 'px';
return;
}
var now = (to - from) * (progress / duration);
style[name] = now.toFixed() + 'px';
requestAnimationFrame(go);
}
style[name] = from + 'px';
requestAnimationFrame(go);
}

到这一步，还剩一个问题，那就是并不是每个浏览器都支持requestAnimationFrame函数的，所以再做一个简单的修正。
根据Firefox的特性来看，其mozRequestAnimationFrame提供的最高FPS为60，并且会根据每一帧的计算的耗时来进行调整，比如每一帧计算用了1s，那他只会提供1FPS的动画效果。
而Chrome的高版本同样也实现了这个函数，叫webkitRequestAnimationFrame，可以预见未来还会有Opera的oRequestAnimationFrame和IE的msRequestAnimationFrame，所以这里一并做一个简单的兼容处理：


代码如下:

requestAnimationFrame = window.requestAnimationFrame ||
window.mozRequestAnimationFrame ||
window.webkitRequestAnimationFrame ||
window.msRequestAnimationFrame ||
window.oRequestAnimationFrame ||
function(callback) { setTimeout(callback, 1000 / 60); };