requestAnimationFrame

最近打算研究一下canvas，然后就遇到要写动画，那么就遇到了requestAnimationFrame。

requestAnimationFrame是什么？

来自MDN的解释：window.requestAnimationFrame() 告诉浏览器——你希望执行一个动画，并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数，该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行

为什么存在？优点缺点？

requestAnimationFrame是浏览器用于定时循环操作的一个接口，类似于setTimeout，主要用途是按帧对网页进行重绘。

设置这个API的目的是为了让各种网页动画效果（DOM动画、Canvas动画、SVG动画、WebGL动画）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。代码中使用这个API，就是告诉浏览器希望执行一个动画，让浏览器在下一个动画帧安排一次网页重绘。

优点：在于充分利用显示器的刷新机制，比较节省系统资源。显示器有固定的刷新频率（60Hz或75Hz），也就是说，每秒最多只能重绘60次或75次，requestAnimationFrame的基本思想就是与这个刷新频率保持同步，利用这个刷新频率进行页面重绘。此外，使用这个API，一旦页面不处于浏览器的当前标签，就会自动停止刷新。这就节省了CPU、GPU和电力。

缺点：requestAnimationFrame是在主线程上完成。这意味着，如果主线程非常繁忙，requestAnimationFrame的动画效果会大打折扣。

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。

怎么使用？

语法

window.requestAnimationFrame(callback);

举个canvas中的例子

const canvas = document.getElementById('canvas')
const ctx = canvas.getContext('2d')
let W = canvas.width = 800
let H = canvas.height = 600

const ball = new Ball({
    x: W/2,
    y: H/2,
    r: 50
}).render(ctx)

let angle = 0
const SWING = 160;//振幅

(function move() {
    window.requestAnimationFrame(move)

    ctx.clearRect(0, 0, W, H);
    ball.x = W/2 + Math.sin(angle) * SWING;

    angle += 0.05
    angle %= Math.PI * 2
    ball.render(ctx)

})()

polyfill

优雅降级：由于兼容性问题，需要降级对接口进行封装，优先使用高级特性，再根据浏览器不同情况进行回退，直到只能使用settimeout,参考[GitHub](https://github.com/darius/requestAnimationFrame）

// Adapted from https://gist.github.com/paulirish/1579671 which derived from 
// http://paulirish.com/2011/requestanimationframe-for-smart-animating/
// http://my.opera.com/emoller/blog/2011/12/20/requestanimationframe-for-smart-er-animating

// requestAnimationFrame polyfill by Erik Möller.
// Fixes from Paul Irish, Tino Zijdel, Andrew Mao, Klemen Slavič, Darius Bacon

// MIT license

if (!Date.now)
    Date.now = function() { return new Date().getTime(); };

(function() {
    'use strict';
    
    var vendors = ['webkit', 'moz'];
    for (var i = 0; i < vendors.length && !window.requestAnimationFrame; ++i) {
        var vp = vendors[i];
        window.requestAnimationFrame = window[vp+'RequestAnimationFrame'];
        window.cancelAnimationFrame = (window[vp+'CancelAnimationFrame']
                                   || window[vp+'CancelRequestAnimationFrame']);
    }
    if (/iP(ad|hone|od).*OS 6/.test(window.navigator.userAgent) // iOS6 is buggy
        || !window.requestAnimationFrame || !window.cancelAnimationFrame) {
        var lastTime = 0;
        window.requestAnimationFrame = function(callback) {
            var now = Date.now();
            var nextTime = Math.max(lastTime + 16, now);
            return setTimeout(function() { callback(lastTime = nextTime); },
                              nextTime - now);
        };
        window.cancelAnimationFrame = clearTimeout;
    }
}());

总结

实现动画效果的方法比较多，Javascript 中可以通过定时器 setTimeout 来实现，css3 可以使用 transition 和 animation 来实现，html5 中的 canvas 也可以实现。除此之外，html5 还提供一个专门用于请求动画的API，那就是 requestAnimationFrame，顾名思义就是请求动画帧。

1. 屏幕刷新频率：屏幕每秒出现图像的次数。普通笔记本为60Hz

2. 动画原理：计算机每16.7ms刷新一次，由于人眼的视觉停留，所以看起来是流畅的移动。

3. setTimeout：通过设定间隔时间来不断改变图像位置，达到动画效果。但是容易出现卡顿、抖动的现象；原因是：1、settimeout任务被放入异步队列，只有当主线程任务执行完后才会执行队列中的任务，因此实际执行时间总是比设定时间要晚；2、settimeout的固定时间间隔不一定与屏幕刷新时间相同，会引起丢帧。

4. requestAnimationFrame：优势：由系统决定回调函数的执行时机。60Hz的刷新频率，那么每次刷新的间隔中会执行一次回调函数，不会引起丢帧，不会卡顿

   使用：

var progress = 0;
//回调函数
function render() {
 progress += 1; //修改图像的位置
 if (progress < 100) {
 //在动画没有结束前，递归渲染
 window.requestAnimationFrame(render);
 }
}
//第一帧渲染
window.requestAnimationFrame(render);

优势：
CPU节能：使用setTimeout实现的动画，当页面被隐藏或最小化时，setTimeout 仍然在后台执行动画任务，由于此时页面处于不可见或不可用状态，刷新动画是没有意义的，完全是浪费CPU资源。而requestAnimationFrame则完全不同，当页面处理未激活的状态下，该页面的屏幕刷新任务也会被系统暂停，因此跟着系统步伐走的requestAnimationFrame也会停止渲染，当页面被激活时，动画就从上次停留的地方继续执行，有效节省了CPU开销。
函数节流：在高频率事件(resize,scroll等)中，为了防止在一个刷新间隔内发生多次函数执行，使用requestAnimationFrame可保证每个刷新间隔内，函数只被执行一次，这样既能保证流畅性，也能更好的节省函数执行的开销。