【javascript】深入理解定时器系列——被誉为神器的requestAnimationFrame

一、requestAnimationFrame概念

与setTimeout和setInterval不同，requestAnimationFrame不需要设置时间间隔。这有什么好处呢？为什么requestAnimationFrame被称为神器呢？本文将详细介绍HTML5新增的定时器requestAnimationFrame 

引入

　　计时器一直是javascript动画的核心技术。而编写动画循环的关键是要知道延迟时间多长合适。一方面，循环间隔必须足够短，这样才能让不同的动画效果显得平滑流畅；另一方面，循环间隔还要足够长，这样才能确保浏览器有能力渲染产生的变化

　　大多数电脑显示器的刷新频率是60Hz，大概相当于每秒钟重绘60次。大多数浏览器都会对重绘操作加以限制，不超过显示器的重绘频率，因为即使超过那个频率用户体验也不会有提升。因此，最平滑动画的最佳循环间隔是1000ms/60，约等于16.6ms

　　而setTimeout和setInterval的问题是，它们都不精确。它们的内在运行机制决定了时间间隔参数实际上只是指定了把动画代码添加到浏览器UI线程队列中以等待执行的时间。如果队列前面已经加入了其他任务，那动画代码就要等前面的任务完成后再执行

　　requestAnimationFrame采用系统时间间隔，保持最佳绘制效率，不会因为间隔时间过短，造成过度绘制，增加开销；也不会因为间隔时间太长，使用动画卡顿不流畅，让各种网页动画效果能够有一个统一的刷新机制，从而节省系统资源，提高系统性能，改善视觉效果

特点

　　【1】requestAnimationFrame会把每一帧中的所有DOM操作集中起来，在一次重绘或回流中就完成，并且重绘或回流的时间间隔紧紧跟随浏览器的刷新频率，这种方法是浏览器自动判断下一帧的渲染时间，不会跳帧、丢帧，但是并不是所有的浏览器都支持。

　根据浏览器的性能或者网速快慢来决定，它会保证绘制完这一帧，才会绘制下一帧，保证性能的同时，也保证动画的流畅

　　【2】在隐藏或不可见的元素中，requestAnimationFrame将不会进行重绘或回流，这当然就意味着更少的CPU、GPU和内存使用量

　　【3】requestAnimationFrame是由浏览器专门为动画提供的API，在运行时浏览器会自动优化方法的调用，并且如果页面不是激活状态下的话，动画会自动暂停，有效节省了CPU开销 

使用

　　requestAnimationFrame的用法与settimeout很相似，只是不需要设置时间间隔而已。requestAnimationFrame使用一个回调函数作为参数，这个回调函数会在浏览器重绘之前调用。它返回一个整数，表示定时器的编号，这个值可以传递给cancelAnimationFrame用于取消这个函数的执行

requestID = requestAnimationFrame(callback); 

//控制台输出1和0
var timer = requestAnimationFrame(function(){
    console.log(0);
}); 
console.log(timer);//1

cancelAnimationFrame方法用于取消定时器

//控制台什么都不输出
var timer = requestAnimationFrame(function(){
    console.log(0);
}); 
cancelAnimationFrame(timer);

也可以直接使用返回值进行取消

var timer = requestAnimationFrame(function(){
    console.log(0);
}); 
cancelAnimationFrame(1);

兼容

　　IE9-浏览器不支持该方法，可以使用setTimeout来兼容

【简单兼容】

if (!window.requestAnimationFrame) {
    requestAnimationFrame = function(fn) {
        setTimeout(fn, 17);
    };    
}

【严格兼容】

if(!window.requestAnimationFrame){
    var lastTime = 0;
    window.requestAnimationFrame = function(callback){
        var currTime = new Date().getTime();
        var timeToCall = Math.max(0,16.7-(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);
    };
}

应用

　　现在分别使用setInterval、setTimeout和requestAnimationFrame这三个方法制作一个简单的进度条效果

【1】setInterval

<div id="myDiv" style="background-color: lightblue; 0;height: 20px;line-height: 20px;">0%</div>
<button id="btn">run</button>
<script>
var timer;
btn.onclick = function(){
    clearInterval(timer);
    myDiv.style.width = '0';
    timer = setInterval(function(){
        if(parseInt(myDiv.style.width) < 500){
            myDiv.style.width = parseInt(myDiv.style.width) + 5 + 'px';
            myDiv.innerHTML = parseInt(myDiv.style.width)/5 + '%';    
        }else{
            clearInterval(timer);
        }        
    },16);
}
</script>

【2】setTimeout

<div id="myDiv" style="background-color: lightblue; 0;height: 20px;line-height: 20px;">0%</div>
<button id="btn">run</button>
<script>
var timer;
btn.onclick = function(){
    clearTimeout(timer);
    myDiv.style.width = '0';
    timer = setTimeout(function fn(){
        if(parseInt(myDiv.style.width) < 500){
            myDiv.style.width = parseInt(myDiv.style.width) + 5 + 'px';
            myDiv.innerHTML = parseInt(myDiv.style.width)/5 + '%';
            timer = setTimeout(fn,16);
        }else{
            clearTimeout(timer);
        }    
    },16);
}
</script>

【3】requestAnimationFrame

<div id="myDiv" style="background-color: lightblue; 0;height: 20px;line-height: 20px;">0%</div>
<button id="btn">run</button>
<script>
var timer;
btn.onclick = function(){
    myDiv.style.width = '0';
    cancelAnimationFrame(timer);
    timer = requestAnimationFrame(function fn(){
        if(parseInt(myDiv.style.width) < 500){
            myDiv.style.width = parseInt(myDiv.style.width) + 5 + 'px';
            myDiv.innerHTML = parseInt(myDiv.style.width)/5 + '%';
            timer = requestAnimationFrame(fn);
        }else{
            cancelAnimationFrame(timer);
        }    
    });
}
</script>

二、指定FPS帧频，requestAnimationFrame播放动画

制作动画，最基础的概念就是帧，在js，需要我们设定一个定时器，并推动相应的绘制逻辑执行。

最简单：

var FPS = 60;

setInterval(draw, 1000/FPS);

这个简单做法，如果draw带有大量逻辑计算，导致计算时间超过帧等待时间时，将会出现丢帧。除外，如果FPS太高，超过了当时浏览器的重绘频率，将会造成计算浪费，例如浏览器实际才重绘2帧，但却计算了3帧，那么有1帧的计算就浪费了。

成熟做法：

引入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。

这个函数类似setTimeout，只调用一次。

function draw() { 
        requestAnimationFrame(draw); 
        // ... Code for Drawing the Frame ... 
}

递归调用，就可以实现定时器。

但是，这样完全跟浏览器帧频同步了，无法自定义动画的帧频，是无法满足需求的。

接下来需要考虑如何控制帧频。

简单做法：

var fps = 30;
function tick() {
　　setTimeout(function() {
　　　　requestAnimationFrame(tick);
　　　　draw(); // ... Code for Drawing the Frame ...
　　}, 1000 / fps);
}
tick();

这种做法，比较直观的可以发现，每一次setTimeout执行的时候，都还要再等到下一个requestAnimationFrame事件到达，累积下去会造成动画变慢。

自行控制时间跨度：

var fps = 30;
var now;
var then = Date.now();
var interval = 1000/fps;
var delta;

function tick() {
　　requestAnimationFrame(tick);
　　now = Date.now();
　　delta = now - then;
　　if (delta > interval) {
　　　　// 这里不能简单then=now，否则还会出现上边简单做法的细微时间差问题。例如fps=10，每帧100ms，而现在每16ms（60fps）执行一次draw。16*7=112>100，需要7次才实际绘制一次。这个情况下，实际10帧需要112*10=1120ms>1000ms才绘制完成。
　　　　then = now - (delta % interval);
　　　　draw(); // ... Code for Drawing the Frame ...
　　}
}
tick();

针对低版本浏览器再优化：

如果浏览器没有requestAnimationFrame函数，实际底层还只能用setTimeout模拟，上边做的都是无用功。那么可以再改进一下。

var fps = 30;
var now;
var then = Date.now();
var interval = 1000/fps;
var delta;
window.requestAnimationFrame = window.requestAnimationFrame || window.mozRequestAnimationFrame || window.webkitRequestAnimationFrame || window.msRequestAnimationFrame;

function tick() {
　　if(window.requestAnimationFrame)
   {
　　    requestAnimationFrame(tick);
　　    now = Date.now();
　　    delta = now - then;
　　    if (delta > interval) {
        // 这里不能简单then=now，否则还会出现上边简单做法的细微时间差问题。例如fps=10，每帧100ms，而现在每16ms（60fps）执行一次draw。16*7=112>100，需要7次才实际绘制一次。这个情况下，实际10帧需要112*10=1120ms>1000ms才绘制完成。
　　　　    then = now - (delta % interval);
　　　　    draw(); // ... Code for Drawing the Frame ...
　　    }
   }
   else
   {
       setTimeout(tick, interval);
　　　　draw();
   }
}
tick();

最后，还可以加上暂停。

var fps = 30;
var pause = false;
var now;
var then = Date.now();
var interval = 1000/fps;
var delta;
window.requestAnimationFrame = window.requestAnimationFrame || window.mozRequestAnimationFrame || window.webkitRequestAnimationFrame || window.msRequestAnimationFrame;

function tick() {
     if(pause)
          return;
 　　if(window.requestAnimationFrame)
     {
　　　　...
     }
     else
     {
          ...
     }
}
tick();

参考：https://www.cnblogs.com/xiaohuochai/p/5777186.html

https://www.cnblogs.com/kenkofox/p/3849067.html