讲解 CSS 过渡和动画 — transition/animation (很全面)

前言

由于用户越来越注重 Web应用 的使用体验，随之而来的是 Web应用 需要提供了更加完善的 Web 动画 效果来实现以平滑的状态贯穿于用户的整个使用过程中。现在，这已经是司空见惯了，用户潜意识是希望可以获得更快的反馈响应和更友好的用户界面。

什么是 Web 动画

• 屏幕刷新率 设备显示器每秒绘制新图像的次数，其单位为赫兹 (Hz)。目前大多数设备为 60Hz。
• 卡顿 每个帧的预算时间仅比 16毫秒 多一点（1秒/ 60 = 16.6毫秒）。如果浏览器无法在这一帧内完成工作，则帧率将下降，可能导致跳帧，内容会在屏幕上抖动。此现象通常称为卡顿。
• 跳帧 假如浏览器动画分别在 16ms, 32ms, 48ms时分别切帧。等到了 32ms，浏览器其他任务还未完成，没有执行动画切帧。等到恢复动画切帧时，浏览器到了 48ms 的动画切帧。浏览器直接从16ms 处的画面 跳转到 48ms 处的画面，则发生了跳帧。

在了解了上述几个概念后，我们再看 Web 动画本质是元素的外观样式或布局位置随着浏览器的逐帧绘制，以平滑的状态完成变化 。

简述 JS / CSS 动画

目前浏览器实现动画的方式有如下两种，本篇将主要讲解第二种 CSS 动画。

• JS 动画

  • setTimeout / setInterval / requestAnimationFrame
    我们最常用的是 setTimeout 和 setInterval 这两个API。但是这两个 API 设定的时间会因为浏览器当前工作负载而有所偏差，而且无法与浏览器的绘制帧保持同步。所以才有了 与浏览器的绘制帧同步 的原生 API requestAnimationFrame，以取代 setTimeout 和 setInterval 实现动画。
  • Animation API
    浏览器动画引擎 API，通过 JavaScript 操作。这些 API 被设计成 CSS Transition 和 CSS Animation 的接口，所以可以很容易通过 JS 的方式实现 CSS 动画，它是对动画化的支持最有效的方式之一。

• CSS 动画 (本篇主题)

  • CSS Transition
    CSS 过渡，属于补间动画，即设置关键帧的初始状态，然后在另一个关键帧改变这个状态，比如大小、颜色、透明度等，浏览器将自动根据二者之间帧的值创建的动画。
  • CSS Animation
    CSS 动画，可以理解是 CSS Transition 的加强版，它既可以实现 补间动画 的动画效果，也可以使其以 逐帧动画 的方式进行绘制。

学习 CSS 过渡 - transition

就如之前所说，它属于 补间动画，需要提供起始和结束两个关键帧，浏览器才能够完成样式差异比对并计算出对应的过渡动画。所以它有两个特点：

1. 由于首次渲染元素的样式只会有一个关键帧，浏览器无法进行样式差异比对，所以在首屏渲染时 transition 一般不会生效
2. 由于浏览器是根据样式差异化的两帧自动计算并过渡，所以 transition 只支持可识别中间值的属性 (如大小、颜色、位置、透明度等)，而如 display 属性则不支持。

语法定义

CSS 过渡通常使用简写属性 transition 来定义，这是最好的方式。既可以避免属性值列表长度不一，也节省了在 CSS 代码上调试的时间。当然也可以用下面子属性来定义过渡的各部分：

• transition-property： 指定哪个或哪些 CSS 属性用于过渡。只有指定的属性才会在过渡中发生动画，其他属性仍如通常那样瞬间变化。

• transition-duration： 指定过渡的时长。你可以为所有属性指定一个值，或者指定多个值，或者为每个属性指定不同的时长。

• transition-timing-function： 指定一个缓动函数，定义属性值怎么变化。常见的缓动函数是一个三次贝塞尔曲线 ( cubic-bezier(<x1>, <y1>, <x2>, <y2>) )。当然也可以选择关键字

  • linear：cubic-bezier(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
  • ease：cubic-bezier(0.25, 0.1, 0.25, 1.0)
  • ease-in：cubic-bezier(0.42, 0.0, 1.0, 1.0)
  • ease-out：cubic-bezier(0.0, 0.0, 0.58, 1.0)
  • ease-in-out：cubic-bezier(0.42, 0.0, 0.58, 1.0)

  

• transition-delay： 指定延迟，即属性开始变化时与过渡开始发生时之间的时长。

  /* 单条 简写形式 */
  transition: 
    <property> <duration> <timing-function> <delay>;
  
  
  /* 多条 简写形式 */
  transition: 
    <property> <duration> <timing-function> <delay>,
    <property> <duration> <timing-function> <delay>,
    ...;


  /* 单条 子属性形式 */
  transition-property: <property-name>;
  transition-duration: <duration-time>;
  transition-timing-function: <timing-function>;
  transition-delay: <duration-time>;
  
  
  /* 多条 子属性形式 */
  transition-property: <property-name> [, <property-name>, ...];
  transition-duration: <duration-time> [, <duration-time>, ...];
  transition-timing-function: [, <cubic-bezier>, ...];
  transition-delay: [, <duration-time>, ...];
  

语法范例

• 简写形式书声明过渡样式

  div {
    opacity: 1;
  }
  
  div:hover {
    opacity: 0.5;
    transition: opacity, 3s;
  }
  

• 如果任意属性值列表的长度比其他属性值列表要短，则其中的值会重复使用以便匹配

  div:hover {
    transition-property: opacity, left, top, height;
    transition-duration: 3s, 5s;
  }
  
  /* 等同于下面样式声明 */
  
  div:hover {
    transition-property: opacity, left, top, height;
    transition-duration: 3s, 5s, 3s, 5s;
  }
  

• 如果某个属性的值列表长于 transition-property 的属性，则将被截短

  div:hover { 
    transition-property: opacity, left;
    transition-duration: 3s, 5s, 2s, 1s; 
  }
  
  /* 等同于下面样式声明 */
  
  div:hover {
    transition-property: opacity, left;
    transition-duration: 3s, 5s; 
  }
  

JS 相关事件监听

你可以监听 CSS 过渡的开始和结束

• transitionrun： CSS 过渡动画触发 (在任何延迟之前)
• transitionstart： CSS 过渡动画触发 (在任何延迟之后)
• transitionend： CSS 过渡动画结束

事件监听回调函数会接收一个 TransitionEvent 对象，除了具有一般的 Event 对象外，还有两个额外属性：

1. propertyName 一个字符串，表示过渡完成的 CSS 属性的名称。
2. elapsedTime 一个浮点数，表示在事件发生时，过渡已经运行了多少秒。

学习 CSS 动画 - animation

CSS Animation 才算是真正意义上的 CSS3 动画，它具备了对 关键帧和循环次数 的自定义能力。与 CSS Transition 相比较，有如下 CSS 过渡 所不具备的特性：

1. CSS Animation 在实现像 CSS Transition 补间动画 效果时，还可以在起始帧和结束帧之间自定义中间帧，使得动画更加平滑过渡的同时，对动画有了更好的控制和自定义能力。
2. CSS Animation 通过 animation-timing-function: steps() 属性实现了 CSS Transition 无法具备的 逐帧动画 效果
3. CSS Animation 只要定义了结束帧 (即 @keyframes 中的 to)，在首屏渲染时，它默认会以指定元素在动画开始时刻的样式作为起始关键帧，并结合 to 定义的结束关键帧和指定元素的 animation 其他参数来完成补间动画的计算和动画帧的绘制。

语法定义

创建 CSS 动画序列，需要使用 animation 属性或 其子属性 animation-*，该属性允许配置动画时间、时长以及其他动画细节，但该属性不能配置动画的实际表现，动画的实际表现是由 @keyframes 规则实现。

- @keyframe

使用关键帧，先创建一个带名称的 @keyframes 规则，以便后续使用 animation-name 属性将动画同其关键帧声明进行匹配。每个规则包含多个关键帧，也就是一段样式块语句，每个关键帧有一个百分比值作为名称，代表在动画进行中，在哪个阶段触发这个帧所包含的样式。

css
复制代码
  @keyframes slidein {
    from {
      transform: translateX(0%);
    }

    to {
      transform: translateX(100%);
    }
  }

  /* 等效于下面 @keyframes 规则的定义 */

  @keyframes slidein {
    0% {
      transform: translateX(0%);
    }

    100% {
      transform: translateX(100%);
    }
  }

注意事项：

1. 如果多个关键帧使用同一个名称，以最后一次定义的为准 (不存在层叠样式情况下)
2. 同一关键帧中的相同属性被重复定义，则以最后一次定义的属性为准。

- animation-*

CSS 动画通常使用 animation 属性来定义，它是 animation-name，animation-duration, animation-timing-function，animation-delay，animation-iteration-count，animation-direction，animation-fill-mode 和 animation-play-state 等一系列属性的简写形式。

• animation-name：指定一个或多个 @keyframes 的名称，描述了要应用于元素的动画。多个 @keyframes 以逗号分隔的名称列表的形式指定。

• animation-duration：设置动画完成一个动画周期所需的时间，需要指定单位，如 1s、500ms。

• animation-delay：指定执行动画之前的等待时间。动画可以稍后开始、立即从开头开始、立即在动画中途播放 (如 -1s) 。其中 -1s 意思是动画立即从 1s 处开始。

• animation-iteration-count：设置动画序列在停止前应播放的次数，有效值 0、正整数、正小数、无限循环 infinite。

• animation-direction：设置动画是正向播放 normal、反向播放 reverse、正向交替播放 alternate、反向交替播放 alternate-reverse。

• animation-play-state：设置动画是运行还是暂停，有效值 running、paused。

• animation-fill-mode：设置 CSS 动画在执行之前和之后如何将样式应用于其目标，有效值如下：

  • none：当动画未执行时，动画将不会将任何样式应用于目标，而是已经赋予给该元素的 CSS 规则来显示该元素。这是默认值

  • both：动画将遵循 forwards 和 backwards 的规则，从而在两个方向上扩展动画属性

  • forwards：目标将保留由执行期间遇到的最后一个关键帧计算值。最后关键帧取决于 animation-direction 和 animation-iteration-count：

    animation-direction	animation-iteration-count	last keyframe
    normal	even or odd	100%
    reverse	even or odd	0%
    alternate	even	0%
    alternate	odd	100%
    alternate-reverse	even	100%
    alternate-reverse	odd	0%

  • backwards：动画将在应用于目标时立即应用第一个关键帧中定义的值，并在 delay 期间保留此值。第一个关键帧取决于 animation-direction 值：

    animation-direction	first keyframe
    normal or alternate	0%
    reverse or alternate-reverse	100%

• animation-timing-function：设置动画在每个周期的持续时间内如何进行，主要是如下两种函数：

  • cubic-bezier 三次贝塞尔曲线 ( cubic-bezier(<x1>, <y1>, <x2>, <y2>) )，以实现 补间动画 效果。

    1. linear：cubic-bezier(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
    2. ease：cubic-bezier(0.25, 0.1, 0.25, 1.0)
    3. ease-in：cubic-bezier(0.42, 0.0, 1.0, 1.0)
    4. ease-out：cubic-bezier(0.0, 0.0, 0.58, 1.0)
    5. ease-in-out：cubic-bezier(0.42, 0.0, 0.58, 1.0)

  • steps 是一个分段的阶跃函数，，以实现 逐帧动画。n 相当于单次动画的帧数，每帧动画的时间是均等的 (steps(n, <jumpterm>))，其中 jumpterm 含义如下：

    1. jump-start：在起始位置阶跃，n=2 ⇒ 50% 100%; (100 / 2)
    2. jump-end：在结束位置阶跃, n=4 ⇒ 0% 25% 50% 75%; (100 / 4)
    3. jump-none：起止位置均无跳跃，n=5 ⇒ 0% 25% 50% 75% 100%; (100 / 4)
    4. jump-both：起止位置均有跳跃 n=3 ⇒ 25% 50% 75%; (100 / 4)
    5. start：等同 jump-start
    6. end：等同 jump-end
    7. step-start：等同 steps(1, jump-start)
    8. step-end：等同 steps(1, jump-end)

    steps 函数动画示意图如下（输入为时间进度，输出为动画进度）

    

    

  /* animation 声明样式顺序 */ 
  /* animation-duration */
  /* animation-easing-function */
  /* animation-delay */ 
  /* animation-iteration-count */
  /* animation-direction */
  /* animation-fill-mode */
  /* animation-play-state */
  /* animation-name */
  animation: 3s ease-in 1s 2 reverse both paused slidein; 

  
  /* animation - duration | easing-function | delay | name */
  animation: 3s linear 1s slidein;
  
  
  /* more animations - duration | easing-function | delay | name */
  animation: 3s linear slidein, 3s ease-out 5s slideout;

 
  /* animation-name */
  animation-name: none;
  animation-name: animate1;
  animation-name: animate1, animate2;
  
  
  /* animation-timing-function */
  animation-timing-function: ease;
  animation-timing-function: step-start;
  animation-timing-function: cubic-bezier(0.1, 0.7, 1, 0.1);
  animation-timing-function: ease, step-start, cubic-bezier(0.1, 0.7, 1, 0.1);
  
  
  /* ...... */
  

语法范例

• 简写形式书声明动画样式

  p {
    animation: 3s infinite alternate slidein;
  }
  
  @keyframes slidein {
    0% {
      margin-left: 100%;
      width: 300%;
    }
    100% {
      margin-left: 0%;
      width: 100%;
    }
  }
  

• 非简写形式书声明动画样式

  p {
    animation-duration: 3s;
    animation-name: slidein;
    animation-iteration-count: infinite;
    animation-direction: alternate;
  }
  
  @keyframes slidein {
    0% {
      margin-left: 100%;
      width: 300%;
    }
    100% {
      margin-left: 0%;
      width: 100%;
    }
  }
  

实验性新属性

• animation-range：设置动画附件范围沿其时间轴的开始和结束。
• animation-timeline：指定用于控制 CSS 动画进度的时间轴。
• animation-composition：指定当多个动画同时影响同一属性时要使用的复合操作。

JS 相关事件监听

你可以监听 CSS 动画的开始和结束

• animationstart
  事件会在 CSS 动画开始时触发。如果有 animation-delay 延时，事件会在延迟时效过后立即触发。为负数的延时时长会致使事件被触发时事件的 elapsedTime 属性值等于该时长的绝对值
• animationiteration
  当 CSS 动画的迭代结束，另一个迭代开始时，将触发动画迭代事件。此事件不会与 animationend 事件同时发生
• animationend
  动画结束事件在 CSS 动画完成时触发。如果在动画完成前中止了动画，例如将元素从 DOM 中移除，或将动画从元素上移除，该事件不会触发。
• animationcancel
  这个事件在 CSS Animation 属性意外中断时派发出来 (换句话说，任何时候 animation 停止运行不会发出一个 animationend 事件)

事件监听回调函数会接收一个 AnimationEvent 对象，除了具有一般的 Event 对象外，还有额外属性：

1. animationName 一个字符串，表示过渡完成的 CSS 动画的名称。
2. pseudoElement 一个字符串，如果动画作用于伪元素上，则该属性为伪元素名称
3. elapsedTime 一个浮点数，表示在事件发生时，过渡已经运行了多少秒。

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