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最近做微信小程序的开发时,想做一个靠感知手机方向,使页面上节点跟随移动的动画(即重力感应视差效果)功能。结果发现微信小程序有一些坑:

在这个背景下,要实现平滑的重力感应的视差体验就那么优雅了,因为人对至少60帧每秒的动画才会感觉流畅。最终实现的效果会有卡顿现象。

实现期间,想起好像有requestAnimationFrame这个跟动画相关的API,其功能表现与setTimeout类似,即隔一段时间调用一个回调函数。对于这个API,之前了解不深,这次拿起来产生了一个疑问:既生setTimeout,何生requestAnimationFrame?带着疑问,开始调研。

与setTimeout的不同

在MDN上,关于requestAnimationFrame的定义是:

window.requestAnimationFrame()这个方法是用来在页面重绘之前,通知浏览器调用一个指定的函数,以满足开发者操作动画的需求。这个方法接受一个函数为参,该函数会在重绘前调用。

在这里,我产生一个疑问,所谓的“在页面重绘之前”,指的是,这个指定函数(以下简称cb)会在底层机制的运行下,在页面重绘之前调用;还是人为地设置一个间隔时间,去调用cb,导致重绘?

之前大概了解过页面的重排和重绘。动画能用重排和重绘来实现(这里指的是能用这两种途径来达到动画目的,而不是两者都适合用来实现动画),而定义里只提到重绘,没提到重排的原因,虽然我没去细究,但很重要一点肯定是因为,重绘性能远高于重排。所以动画不要通过left、margin等来实现,应该通过translate属性来实现。

既然说到translate,稍微延伸一下,动画如果要用translate,最好用tranlate3d。因为较于tranlate,tranlate3d能得到更完整的GPU加速的支持,使得性能更优。

言归正传,继续解决刚刚的疑问。往下阅读,发现这么一段解释:

如果你想做逐帧动画的时候,你应该用这个方法。这就要求你的动画函数执行会先于浏览器重绘动作。通常来说,被调用的频率是每秒60次,但是一般会遵循W3C标准规定的频率。如果是后台标签页面,重绘频率则会大大降低。

从这段话可以看出,在用了这个方法后,浏览器会根据自己的重绘频率,而每次重绘前会调用cb。用以下代码验证:

var laststart
function test () {
  laststart && console.log(Date.now() - laststart)
  laststart = Date.now()
  requestAnimationFrame(test)
}
requestAnimationFrame(test)

得到结果,我所在的浏览器环境(mac + chrome[55.0.2883.95])的重绘频率约为60次每秒:

对此我产生几个疑问:

  • 问题1:如果我干扰了重绘的频率,是否还会是一个几乎保持在每秒60帧的频率呢(只针对提高频率进行探究)?

  • 问题2:是否调用了requestAnimationFrame就会产生一定频率的重绘?

  • 问题3:如果不调用requestAnimationFrame,在无其他代码去重绘页面的话,页面就不会重绘吗?

为了验证问题1,我加了这么一段代码:

var x = 1
var style = document.querySelectorAll('.test')[0].style
function interference () {
  x *= -1
  style.transform = `translate3d(${x * 20}px, 0 ,0)`
  setTimeout(interference, 5)
}
interference()

得到的结果与上一个结果一致。

由此得出结论:cb的调用频率在人为干扰重绘频率的情况下,依旧我行我素。

等等,人为干扰重绘频率成功了吗?会不会虽然interference的调用频率为5ms一次,但浏览器的重绘频率依旧是约等于60次每秒,即interference虽然试图去触发浏览器5ms重绘一次,但浏览器只会阻塞住,等下一次浏览器默认频率重绘时再一起重绘?

为了探究这个问题,我将interference的setTimeout时间分别设置为16ms(简称为i16)、10ms(简称为i10)、8ms(简称为i8)、5ms(简称为i5),如果浏览器重绘频率无法人为干扰,因以下两个原因:

  • interference的函数对$('.test')的改变为水平位移正负20px交替出现

  • 浏览器默认重绘频率接近16ms一次

i8会因16ms中被调用2次,使得$('.test')回归原位而导致肉眼看到的$('.test')闪动频率最慢;而i16的调用频率和重绘频率最为接近,在这种情况下,肉眼看到的$('.test')闪动频率会是最快。

结果肉眼看到的闪动频率从高到低依次是:i16 > i10、i5 > i8

故得出结论,用上面的方法,无法人为干扰浏览器默认的重绘频率

那么是否有办法设置浏览器的重绘频率呢?没有查到直接答案,但在阮一峰的网页性能管理详解中,有提到:

大多数显示器的刷新频率是60Hz,为了与系统一致,以及节省电力,浏览器会自动按照这个频率,刷新动画

证明浏览器的重绘频率和显示器的刷新频率相等。所以应该没有直接设置浏览器重绘频率的方法,毕竟页面重绘了,但显示器没刷新,影响了性能却没效果。

其实通过chrome自带的开发者工具里的timeline功能,就能清晰看到,上面的方法的间隔时间无论怎么设置,都不会改变重绘频率:

有了这个工具,其余两个问题也迎刃而解:

  • 问题2的答案:调用了requestAnimationFrame就会产生一定频率的重绘,只是这种情况下的重绘会因并无实质重绘内容,而历时极短。

  • 问题3的答案:如果不调用requestAnimationFrame,在无其他代码去重绘页面的话,页面就不会重绘

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调研到这一步,发现requestAnimationFrame和setTimeout根本不是一回事。requestAnimationFrame是一个根据浏览器重绘频率来调用的方法,setTimeout则是一个计时器。定义不同,适用的场景也完全不同,也没有性能高低之分。

兼容性

MDN给出的requestAnimationFrame的兼容性如下:

也就是说requestAnimationFrame肯定有兼容性问题。所以降级处理也是必须的。以下是降级代码:

;(function() {

  var lastTime = 0;
  
  // 兼容各种浏览器
  var vendors = ['ms', 'moz', 'webkit', 'o'];
  for(var x = 0; x < vendors.length && !window.requestAnimationFrame; ++x) {
    window.requestAnimationFrame = window[vendors[x]+'RequestAnimationFrame'];
    window.cancelAnimationFrame = window[vendors[x]+'CancelAnimationFrame'] || window[vendors[x]+'CancelRequestAnimationFrame'];
  }

  // 降级处理
  if (!window.requestAnimationFrame) {
    window.requestAnimationFrame = function(callback, element) {
      // 保证如果重复执行callback的话,callback的执行起始时间相隔16ms
      var currTime = new Date().getTime();
      var timeToCall = Math.max(0, 16 - (currTime - lastTime));
      var id = window.setTimeout(function() { callback(currTime + timeToCall); },
        timeToCall);
      lastTime = currTime + timeToCall;
      return id;
    };
  }

  if (!window.cancelAnimationFrame) {
    window.cancelAnimationFrame = function(id) {
      clearTimeout(id);
    };
  }

}());

requestAnimationFrame在微信小程序里的表现

  • 微信iOS版小程序完全不支持requestAnimationFrame

结论

  • requestAnimationFrame和setTimeout根本不是一回事,根据其定义,可以在不同场景下使用。

  • 较于tranlate,tranlate3d能得到更完整的GPU加速的支持。

  • 浏览器对页面的重绘有一个默认的最大频率,最大频率无法人为设置,也没有设置的必要。

  • 调用了requestAnimationFrame就会产生一定频率的重绘,只是这种情况下的重绘会因并无实质重绘内容,而历时极短。

  • 如果不调用requestAnimationFrame,在无其他代码去重绘页面的话,页面就不会重绘。

最后,附上我们趣店集团的小程序二维码:

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