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：

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
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：

propertyName 一个字符串，表示过渡完成的 CSS 属性的名称。
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：

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。
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
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：

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)
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);
  
  /* ...... */

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

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：

animationName 一个字符串，表示过渡完成的 CSS 动画的名称。
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
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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讲解 CSS 过渡和动画 — transition/animation (很全面)

前言

什么是 Web 动画

简述 JS / CSS 动画

学习 CSS 过渡 - transition

语法定义

语法范例

JS 相关事件监听

学习 CSS 动画 - animation

语法定义

- @keyframe

- animation-*

语法范例

实验性新属性

JS 相关事件监听

- `@keyframe`

- `animation-*`