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HTML使用Canvas绘制动画时钟

么是Canvas

<canvas> 是HTML中的一个元素,它可被用来通过 JavaScript(Canvas API 或 WebGL API)绘制图形及图形动画。

Canvas API 提供了一个通过 JavaScriptHTML<canvas> 元素来绘制图形的方式。它可以用于动画、游戏画面、数据可视化、图片编辑以及实时视频处理等方面。

<canvas>标签本身没有绘图能力,它仅仅是图形的容器。在HTML,一般通过Javascript语言来完成实际的操作。

创建HTML页面并添加绘图容器

本文通过Javascript操作Canvas制作一个简单的显示当前时间的动画时钟,了解和学习简单的canvas用法,仅以抛砖引玉。

首先创建一个HTML文件,为了方便管理,使用一个div标签包裹两个canvas标签,并加上一些简单的css样式。

<!doctype html>
<html lang="zh-cn">
<head><title>Canvas绘制动画时钟</title>
<style>
html,body{margin:0;padding:0}
#clockWrap {
	position: relative;
}
canvas {
	position: absolute;
}
#clock-ui {
	z-index: 2;
}
#clock-plate {
	z-index: 1;
}
</style>
</head>
<body>
  <div id="clockWrap">
  <canvas id="clock-plate"></canvas>
  <canvas id="clock-ui"></canvas>
</div>
<script></script>
</body></html>

本示例中使用了两个canvas标签(为什么使用两个,一个不是更简单吗?),一个用于绘制钟面,一个根据当前时间实时显示和更新时针、分针和秒针的动态指向。好了,话不多说,开干。

绘制钟面刻度

一个简单的时钟,可以分为钟面上的刻度和指针。其中刻度和12个数字是固定的,我们可以将它们绘制在当作背景的canvas上(示例中id为clock-plate的canvas)。

(1)要使用canvas,首先必须通过容器获取渲染上下文:

var $=function(id){return document.querySelector(id);}//这个函数只是为了方便获取dom元素
const canvasbg=$("#clock-plate"),
      canvas=$("#clock-ui"),
      ctx = canvasbg.getContext("2d"),//背景容器上下文
      ctxUI = canvas.getContext("2d");//指针容器上下文,后面代码要用
//定义画布宽度和高度,时钟圆直径,并设置画布大小
const oW=1000,oH=800,cW=400,r=cW/2,oX=oW/2,oY=oH/2;
canvas.width=oW;
canvas.height=oH;
canvasbg.width=oW;
canvasbg.height=oH;

(2)画钟的边框,为了好看,这里画两个圈:

 //画出时钟外圆框
  ctx.lineWidth = 12;
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, r+14, 0, 2 * Math.PI);
	ctx.stroke();
	ctx.closePath();
	ctx.lineWidth = 8;
	//画出时钟内圆框(刻度圈)
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, r, 0, 2 * Math.PI);
	ctx.stroke();
	ctx.closePath();
	ctx.beginPath();

边框效果图

(3)绘制刻度线和数字,可以利用三角函数计算出每个刻度的坐标:

利用三角函数计算刻度线的坐标位置

钟面上有12个大格,从正上方12开始,它们的度数分别是270,300,330,0,30,60,90,120,150,180,210,240。然后利用JS的Math.sin和Math.cos分别计算出各大格的坐标。注意:js中Math.sin()和Math.cos()的参数不是角度数弧度。可以使用Math.PI/180*角度来转化,比如将30度转换成弧度=Math.PI/180*30

//绘制钟表中心点
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, 8, 0, 2 * Math.PI);//圆心
	ctx.fill();
	ctx.closePath();
	//设置刻度线粗细度
	ctx.lineWidth = 3;
	//设置钟面12个数字的字体、大小和对齐方式
	ctx.font = "30px serif";
	ctx.textAlign="center";
	ctx.textBaseline="middle";
	var kdx,kdy;
	//绘制12个大刻度和12个数字
	//为方便计算,先定义了0-11这12个刻度对应的度数,也可以直接定义对应的弧度。
	const hd=Math.PI/180,degr=[270,300,330,0,30,60,90,120,150,180,210,240];
	for(var i=0;i<12;i++){
		kdx=oX+Math.cos(hd*degr[i])*(r-3);
		kdy=oY+Math.sin(hd*degr[i])*(r-3);
		ctx.beginPath();
		ctx.arc(kdx, kdy, 6, 0, 2 * Math.PI);//画圆形大刻度
		ctx.fill();
    //绘制刻度对应的数字
		ctx.strokeText(i==0? 12 : i,oX+Math.cos(hd*degr[i])*(r-24),oY+Math.sin(hd*degr[i])*(r-24));
		ctx.closePath();
	}
	
	//绘制小刻度
	ctx.lineWidth = 2;
	for(var i=0;i<60;i++){
		if(i % 5 == 0) continue;//跳过与刻度重叠的刻度
		x0=Math.cos(hd*i*6);
		y0=Math.sin(hd*i*6);
		ctx.beginPath();
		ctx.moveTo(oX+x0*(r-10), oY+y0*(r-10)); 
		ctx.lineTo(oX+x0*r, oY+y0*r); //画短刻度线
		ctx.stroke(); 
		ctx.closePath();
	}

效果如图:

钟面效果图

(4)根据当前时间绘制指针

习惯上,时针粗短,分针略粗而长,秒针细长。为加大区别,示例中秒针细长并且绘制成红色。

function drawHp(i){//绘制时针
	const x0=Math.cos(hd*i*30),y0=Math.sin(hd*i*30);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-90),oY+y0*(r-90),10,"#000000");
}
function drawMp(i){//绘制分针
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-60),oY+y0*(r-60),5,"#000000");
}
function drawSp(i){//绘制秒针
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-20),oY+y0*(r-20),2,"#FF0000");
}
//抽取出绘制三种指针时共同的部分,注意指针绘制在渲染上下文ctxUI中
function drawPointer(ox,oy,tx,ty,width,color){
	ctxUI.strokeStyle = color;
	ctxUI.lineCap = "round";
	ctxUI.lineWidth = width;
	ctxUI.beginPath();
	ctxUI.moveTo(ox, oy);
	ctxUI.lineTo(tx,ty);
	ctxUI.stroke();
	ctxUI.closePath();
}

现在已经有了绘制三种指针的方法,参数是当前时间的时、分和秒,将根据它们的值确定指针的坐标。不过,因为使用的是默认的convas坐标体系,0值实际指向3的位置,需要小小的修正一下。

window.requestAnimationFrame(function fn(){
		var d = new Date();
		ctxUI.clearRect(0,0,oW,oH);
		//度数从0开始,而0在3刻度(15分/秒位置),修正为全值减15,如果小于0则修正回来
    var hour=d.getHours(),minute=d.getMinutes()-15,second=d.getSeconds()-15;
		hour=hour>11? hour-15 : hour-3;
		drawHp(hour>=0? hour : 12+hour);
		drawMp(minute>=0? minute : 60+minute);
		drawSp(second>=0? second : 60+second);
		window.requestAnimationFrame(fn);
});

接下来,调用window.requestAnimationFrame,在其中绘制并更新指标的位置。看看效果如何:

指针绘制情况与实际时间相符

貌似效果有了,截图时电脑上的时间是10时17分,指针绘制上,时针指向10时,分针指向17。嗯,感觉有点别扭?对了,时针和分针怎么是端端正正地指向它们的整时整分刻度上呢?实际钟表上时针和分针是展示动态进度的,此时时针应该越过10时的位置才对。没关系,我们在绘制时针和分针时别点东西,让它的角度值加上分针和秒针的值试试。

//修改后的绘制三种指针的方法
function drawHp(i,f,m){//绘制时针,参数:时,分,秒
	const x0=Math.cos(hd*(i+(f/60)+(m/600))*30),y0=Math.sin(hd*(i+(f/60)+(m/600))*30);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-90),oY+y0*(r-90),10,"#000000");
}
function drawMp(i,f){//绘制分针,参数,分,秒
	const x0=Math.cos(hd*(i+(f/60))*6),y0=Math.sin(hd*(i+(f/60))*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-60),oY+y0*(r-60),5,"#000000");
}
function drawSp(i){//绘制秒针
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-20),oY+y0*(r-20),2,"#FF0000");
}

再来看看效果,嗯,立竿见影呀:

指针指向更合理了

到此为止,canvas绘制一个简易时钟就完成了。下面继续优化一下。刚才使用requestAnimationFrame方法即时更新绘制情况。这个方法与刷新率有关,看看mdn上面怎么说的:

window.requestAnimationFrame() 方法会告诉浏览器你希望执行一个动画。它要求浏览器在下一次重绘之前,调用用户提供的回调函数。

对回调函数的调用频率通常与显示器的刷新率相匹配。虽然 75hz、120hz 和 144hz 也被广泛使用,但是最常见的刷新率还是 60hz(每秒 60 个周期/帧)。为了提高性能和电池寿命,大多数浏览器都会暂停在后台选项卡或者隐藏的 <iframe> 中运行的 requestAnimationFrame()。

本示例中,更新指针的位置并不需要很高的刷新频率,可以通过节流进行一下优化:

var fps = 5, fpsInterval = 1000 / fps,lastTime = new Date().getTime(); //记录上次执行的时间
function runStep() {
    requestAnimationFrame(runStep);
    var d=new Date(),now = d.getTime()
    var elapsed = now - lastTime;
    if (elapsed > fpsInterval) {
				ctxUI.clearRect(0,0,oW,oH);
        lastTime = now - (elapsed % fpsInterval); 
			//度数从0开始,而0在3刻度(15分/秒位置),修正为全值-15,如果小于0则用60减回
        var hour=d.getHours(),minute=d.getMinutes()-15,second=d.getSeconds()-15;//console.log(d.getSeconds(),second);
        hour=hour>11? hour-15 : hour-3;
        drawHp(hour>=0? hour : 12+hour,minute+15,second+15);
        drawMp(minute>=0? minute : 60+minute,second+15);
        drawSp(second>=0? second : 60+second);
    }
}
runStep();

当然,实现时钟的方法是很多,比如可以使用画布的旋转(rotate方法)来实现指针的动态转动等等。

完整HTML+JS源码:

移动设备的使用不断增长的今天,移动优先设计已经成为前端开发的重要原则之一。移动优先设计是一种思维方式,它要求开发者首先考虑移动设备的用户体验,然后再扩展到桌面等大屏设备。这种方法有助于确保在小屏幕上提供核心功能和内容,同时为大屏幕用户提供增强的体验。

为什么选择移动优先设计?

  • 用户群体的转变:移动设备用户数量超过了桌面设备用户。
  • 加载速度:移动设备通常对资源有限制,移动优先设计有助于优化加载时间。
  • Google 推荐:Google 推荐使用移动优先索引,对移动友好的网站在搜索结果中排名更高。

移动优先设计的实现

移动优先设计的实现通常依赖于媒体查询(Media Queries),CSS的一项功能,它允许内容的呈现根据设备的特定特征和参数来调整。

例子 1:基本布局

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>移动优先布局</title>
<style>
  /* 基础样式:适用于移动设备 */
  .container {
    padding: 10px;
  }
  .menu {
    background-color: #333;
    overflow: hidden;
  }
  .menu a {
    float: left;
    display: block;
    color: white;
    text-align: center;
    padding: 14px 16px;
    text-decoration: none;
  }
  /* 媒体查询:适应平板和桌面 */
  @media (min-width: 600px) {
    .menu a {
      float: none;
      display: inline-block;
    }
  }
</style>
</head>
<body>

<div class="container">
  <div class="menu">
    <a href="#home">首页</a>
    <a href="#news">新闻</a>
    <a href="#contact">联系我们</a>
    <a href="#about">关于我们</a>
  </div>
</div>

</body>
</html>

在这个例子中,我们为移动设备提供了一个基础的导航菜单。当屏幕宽度超过600px时,菜单项会水平排列,适应平板和桌面设备。

例子 2:响应式图片

<style>
  img.responsive {
    max-width: 100%;
    height: auto;
  }
</style>

<img src="image.jpg" alt="描述性文字" class="responsive">

在这个例子中,图片会根据不同设备的屏幕宽度自动调整大小,确保在移动设备上不会超出屏幕。

例子 3:条件加载

有时候,我们希望只在桌面设备上加载某些资源。这可以通过JavaScript结合媒体查询来实现。

<script>
  if (window.matchMedia("(min-width: 800px)").matches) {
    // 加载桌面特定的脚本或样式
    const desktopScript = document.createElement('script');
    desktopScript.src = 'desktop.js';
    document.head.appendChild(desktopScript);
  }
</script>

在这个例子中,只有当设备屏幕宽度至少为800px时,才会加载desktop.js。

结语

移动优先设计不仅仅是一种技术或策略,它是一种以用户为中心的设计哲学。随着移动设备的普及,它促使我们重新思考如何构建我们的网站和应用,以确保在任何设备上都能提供最佳体验。通过实施移动优先设计,我们可以确保网站的可访问性、可用性和性能都能满足用户的期望。


下是一个 JavaScript 代码段,它可以将传入的字符串类型日期转换为“刚刚”、“几秒前”、“几分钟前”、“几个小时前”、“昨天”、“前天”或“几天前”等形式:

“想象一下,你正在设计一个社交网站的消息提示功能,需要将用户发布的消息中的时间戳转换为更加友好和易懂的时间表达方式。你可以使用下面这段 JavaScript 代码来实现这个功能。无论是“刚刚”、“几秒前”、“几分钟前”、“几个小时前”、“昨天”、“前天”还是“几天前”,这个函数都能够准确地将时间戳转换为人性化的时间表达方式,让用户更加轻松地理解和使用你的社交网站。尝试使用这个函数来提高你的网站用户体验吧!