本周推荐 | 基于 canvas 实现 H5 丝滑看图体验
推荐语：随着机器算力及性能的提升，基于原生Web体系的富交互体验也可以媲美原生，本文作者通过Canvas + Web手势从零实现了大图浏览的交互效果，并在体验上不输Native，是一次不错的技术尝试，欢迎阅读。
——大淘宝技术客户端开发工程师 楚奕
背景
最近进行汽车图库的建设，需要在 H5 页面中实现图片浏览，包括图片的基本交互（缩放、平移）、滑动切换、复杂手势（双击缩放、快扫切图）等。
盘点部门工具库，阿里集团的一个跨端工具库 jsbridge 提供了图片浏览的交互能力，但该能力是端侧的，交互界面独立（无法在详情页直接操作），且业务侧无法获知用户的交互情况（用户切换了图片，但是页面不感知）。最终实现上，使用了框架原生的 Swiper 组件支持业务层的左右滑动，使用 jsbridge 支持大图浏览，实现效果如下：
从实现效果来看，虽然功能上都具备了，但是交互不友好：用户进入图片详情页后还要再次点击图片才能浏览大图，切换图片还需要退回到详情页进行。
调研社区大图浏览方案，发现现有的方案要么接入难度大，要么改造成本高。为优化用户体验，拓展部门交付能力，决定基于 canvas 能力自行实现纯 H5 侧的大图浏览方案。
基础 API
▐ 图片绘制
canvas 图片浏览的关键 API 是drawImage，用到的方法签名为 drawImage(image, dx, dy, dWidth, dHeight)。该 API 通过指定图片的左上角坐标、图片宽高，控制容器内图片的可视区域。而图片宽高与缩放大小相关（图片等比例缩放），基本参数可进一步抽象为 imgX, imgY, imgScale。
drawImage地址：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/CanvasRenderingContext2D/drawImage
技术目标是通过监听用户交互事件，动态计算这三个参数，改变图片的可视区域，达到图片浏览的目的。
▐ 移动端事件
2007年，乔布斯在一块小玻璃屏上的轻轻一触，开启了数十载移动互联网的蓬勃发展。
多年移动互联网的发展，用户对移动端的手势交互已经形成了如下心智：
然而实际上，这些事件并不在移动端事件的标准规范里，标准的移动端事件有以下四种：
touchstart：当在屏幕上按下手指时触发
touchmove：当在屏幕上移动手指时触发
touchend：当在屏幕上抬起手指时触发
touchcancel：当一些更高级别的事件发生的时候（如电话接入或者弹出信息）会取消当前的 touch 操作
标准规范：https://www.w3.org/TR/touch-events/
其它复杂事件都是三方库对基本事件的封装，其中的佼佼者当属 hammerjs，它成熟稳定，兼容鼠标/触摸事件，支持各种复杂手势。但功能强大的同时，也带来较大的体积。
hammerjs地址：https://github.com/hammerjs/hammer.js
由于图片浏览场景下手势需求简单明确，完全可以自行实现。在图片浏览中用到的复杂手势有：Swipe（滑动切图）、Tap（单击图片）、Drag（拖拽）、dblTap（双击放大图片）。拖拽和点击很简单，主要介绍下 Swipe 和 DblTap 的实现思路。
Swipe 事件
Swipe 是指手指在屏幕上快速地扫过，这里主要关注水平方向的快扫，以切换图片。快滑事件的实现，通过从按压到抬起的交互时间和滑动距离（水平向），计算滑动速度，判断是否属于快滑。
export interface IQuickCheck {
startTime?: number; // 起始时间
startX?: number; // 起始 x 点
}
const quickSlideCheckRef: {current: IQuickCheck} = {
current: {}
};
export const quickSlideCheckFn = {
tapStart: (startX) => {
quickSlideCheckRef.current = {
startX,
startTime: performance.now(),
}
},
/**
* 双击结束校验
* @param endX 结束点 x 坐标
* @param toLeft 向左滑的回调函数
* @param toRight 向右滑的回调函数
* @returns
*/
tapEnd: (endX, toLeft, toRight) => {
// 快滑判断
const { startX, startTime } = quickSlideCheckRef.current;
const endTime = performance.now();
const speed = (endX - startX) / (endTime - startTime);
// 如果图片比例大于宽度，不要移动
if (Math.abs(speed) > 0.3) {
if (speed > 0) toRight();
else toLeft();
return true;
}
return false;
}
}DblTap 事件
双击事件关键在于判断两次点击的间隔时间
export interface IDoubleTapCheck {
firstTapStart?: number;
firstTapEnd?: number;
secondTapStart?: number;
}
const clickTime = 200;
const doubleTapCheckRef: {current: IDoubleTapCheck} = {
current: {}
};
export const doubleClickCheckFn = {
tapStart: () => {
// 双击事件校验
const now = performance.now();
// 如果没有点击，则记录第一次点击
if (!doubleTapCheckRef.current.firstTapStart) {
doubleTapCheckRef.current.firstTapStart = now;
} else { // 有第一次点击，判断这次点击是否与第一次点击连续
if (now - doubleTapCheckRef.current.firstTapEnd < clickTime) {
// 点击连续，记录为第二次点击
doubleTapCheckRef.current.secondTapStart = now;
} else {
// 点击不连续，重置为第一次点击
doubleTapCheckRef.current = {firstTapStart: now};
}
}
},
tapEnd: (callback = () => {}) => {
const now = performance.now();
let isDoubleTap = false;
// 判断是第几次点击
if (!doubleTapCheckRef.current.secondTapStart) { // 如果是第一次点击
if (now - doubleTapCheckRef.current.firstTapStart < clickTime) { // 满足点击特征
doubleTapCheckRef.current.firstTapEnd = now;
} else {
doubleTapCheckRef.current = {}; // 不满足点击特征，直接重置
}
} else { // 如果是第二次点击
if (now - doubleTapCheckRef.current.secondTapStart < clickTime) { // 满足点击特征
// 第二次点击命中，处理双击逻辑
callback();
isDoubleTap = true;
}
// 恢复点击判断状态
doubleTapCheckRef.current = {};
}
return isDoubleTap;
}
}▐ 单指拖拽
单指拖拽是最基本的图片浏览能力，其实现也较为简单。只需根据拖拽前后 touch 点的坐标变化，更新图片的左上角坐标即可。
▐ 双指缩放
双指缩放是移动端浏览图片的重要功能，其实现也相对复杂。
通过计算双指移动前后的距离，可以确定图片的缩放方向，具体的缩放策略，这里的缩放策略指图片的缩放中心和缩放尺度。社区中常见的解决方案是取两指中心（或者干脆就取其中一指）作为缩放中心点，缩放尺度则是固定的步进——这也是 H5 侧看图体验通常不够丝滑的关键原因：响应了，但没有完全响应。
而在成熟的看图实现中，双指初始接触的图片点始终跟随手指移动。当双指初始距离较小，而拉开很大时，图片放大尺度会更大，给人一种丝滑的浏览体验。为达到这种效果，就需要根据双指前后移动，确定图片角点坐标与缩放尺度。将双指移动前后的位置抽象出来如下：
BC/B'C' 为缩放前后的双指位置，A/A‘ 为缩放前后图片左上角位置。其中，A/B/C/B‘/C' 坐标已知，如何求解 A’ 的坐标？这里有两个隐含条件：1. 移动前后，双指总是在一条直线上；2.移动前后，双指和角点围成的三角形是相似三角形。
一种思路是：
根据 AB，计算出 A'B' 的斜率；
根据 B‘坐标，确定 A'B' 的直线公式；
根据 BC/B'C’ 确定缩放尺度，进而算出 A‘B' 的距离。
有了直线公式和线段长度，能够得出 A’ 的两个可能坐标点，而 A‘ 一定在 B’ 的左上方，从而确定唯一解。
const handleZoom = (e: TouchEvent) => {
const { touches: curTouches } = e;
const { imgX, imgY, imgScale } = drawParamsRef.current;
// 双指缩放图片时，图片不是按照固定的倍率缩放，而是两个锚点跟随移动
// 应当根据双指位置，重新计算图片渲染位置
const { clientX, clientY } = curTouches[0];
const pos1 = getPositionInCanvas(clientX, clientY, canvasRef.current); // 第一指移动后
const prePos1 = getPositionInCanvas(
touchesRef.current[0].clientX,
touchesRef.current[0].clientY,
canvasRef.current
); // 第一指移动前
// 计算缩放倍率
const curDistance = getDistance(curTouches[0], curTouches[1]);
const prevDistance = getDistance(touchesRef.current[0], touchesRef.current[1])
const curScale = curDistance / prevDistance;
// 计算左上角坐标
const newImgXY = getNewImgXY(scalePos(prePos1), scalePos(pos1), {imgX, imgY}, curScale);
// 缩放倍数不是相加关系，而是相乘（宽度计算应该在上一次的计算上递增）
const newImgScale = imgScale * curScale;
drawParamsRef.current = {
imgScale: newImgScale,
...newImgXY,
}
// 更新缩放起始位置
touchesRef.current = curTouches;
}▐ 双击缩放
厘清双指缩放的逻辑后，双击缩放就简单了。可以将双击缩放看作双指缩放的特殊情况（双指重合），给予固定的缩放尺度，即可复用双指缩放的逻辑。
▐ 滑动切换
滑动切换图片主要通过左右边界与容器宽度的对比，判断是否需要切换图片。
const slideCheck = () => {
let { imgScale, imgX } = drawParamsRef.current;
const { width: canvasWidth } = canvasRef.current;
let { width: imgWidth, height: imgHeight } = curImgRef.current;
imgWidth = imgWidth * imgScale * devicePixelRatio;
imgHeight = imgHeight * imgScale * devicePixelRatio;
let doSlide = true;
if (imgX > (canvasWidth * 2 / 5) && preImgRef.current) { // 右滑判断
slideToRight();
} else if (imgX < 0 && ((imgWidth + imgX) < (canvasWidth * 3 / 5)) && nextImgRef.current) { // 左滑判断
slideToLeft();
} else {
doSlide = false;
}
return doSlide;
}当用户在屏幕上快速扫过时，就算边界未超过阈值也应当切换图片。快扫的事件模拟已经在 “Swipe 事件”章节中有介绍。
交互优化
▐ 图片居中
图片的居中显示，是指图片垂直居中，宽度撑满容器。此时 imgX 设为 0，imgY 根据宽高比动态调整即可。
// 使图片保等宽居中
const initDrawParams = () => {
const { width: imgWidth, height: imgHeight } = curImgRef.current;
const { width: canvasWidth, height: canvasHeight } = canvasRef.current;
// 初始绘制，使图片居中
const imgScale = canvasWidth / imgWidth;
const imgX = 0;
const imgY = (canvasHeight - imgHeight * imgScale) / 2;
drawParamsRef.current = {imgX, imgY, imgScale};
}▐ 滑动切换
当左右边界进入容器时，留白应当被前后图片填充，需要预加载当前图片前后的图片。
/**
* 绘图函数
* @param isInit 参数为 true 时，将图片居中等宽绘制
* @param isBouncing 参数为 ture 时，不做左右图片的滑出
* @returns
*/
const drawImg = (isInit = false, isBouncing = false) => {
// ......
// 如果拖到边界，需要绘制左右滑动的图片
if (isZoomingRef.current || isBouncing) return; // 缩放/回动场景不加载左右图片
if (imgX >= 0 && preImgRef.current) {
// 向右滑，拉出部分左侧图片
showSideImg(preImgRef, imgX - canvasWidth);
} else if (imgX < 0 && imgX < canvasWidth - curImgWidth && nextImgRef.current){
// 向左滑，拉出部分右侧图片
showSideImg(nextImgRef, imgX + curImgWidth);
}
}
/**
* 拉出部分图片
* @param imgRef 图片指针
* @param imgX x 坐标
*/
const showSideImg = (imgRef, imgX) => {
const { width: imgWidth, height: imgHeight } = imgRef.current;
const { width: canvasWidth, height: canvasHeight } = canvasRef.current;
const scale = canvasWidth / imgWidth / devicePixelRatio; // 计算缩放
const imgY = (canvasHeight - imgHeight * scale * devicePixelRatio) / 2; // 计算 y 坐标
ctxRef.current.drawImage(imgRef.current, imgX, imgY, canvasWidth, scale * imgHeight * devicePixelRatio);
}▐ 边界控制
边界控制主要避免左右两侧出现留白，或上下两侧中某侧超出屏幕，而另一侧存在留白等情况。
/**
* 回弹场景
* - 图片高度超过容器高度
* - 上边界大于零
* - 下边界小于底边
* - 图片高度未超过容器高度
* - 上边界小于零
* - 下边界大于底边
* - 图片宽度超过容器宽度
* - 左边界大于零
* - 右边界小于右边
* - 图片宽度未超过容器宽度
* - 左边界小于零
* - 右边界超过右边
* @param drawParams 待检查的绘图参数
* @returns {imgX, imgY, imgScale} 检查后新的绘图参数
*/
const boundaryCheck = (drawParams = null) => {
const oldDrawParams = drawParams || drawParamsRef.current;
let { imgScale, imgX, imgY } = oldDrawParams;
const { width: canvasWidth, height: canvasHeight } = canvasRef.current;
let { width: imgWidth, height: imgHeight } = curImgRef.current;
imgWidth = imgWidth * imgScale * devicePixelRatio;
imgHeight = imgHeight * imgScale * devicePixelRatio;
// 垂直方向的回弹控制
if (imgHeight >= canvasHeight) {
if (imgY > 0) {
imgY = 0;
} else if (imgY + imgHeight < canvasHeight) {
imgY = canvasHeight - imgHeight;
}
} else {
if (imgY < 0) {
imgY = 0;
} else if (imgY + imgHeight > canvasHeight) {
imgY = canvasHeight - imgHeight;
}
}
// 水平方向的回弹控制
if (imgWidth >= canvasWidth) {
if (imgX > 0) {
imgX = 0;
} else if (imgX + imgWidth < canvasWidth) {
imgX = canvasWidth - imgWidth;
}
} else {
if (imgX < 0) {
imgX = 0;
} else if (imgX + imgWidth > canvasWidth) {
imgX = canvasWidth - imgWidth;
}
}
// 将图片居中展示
if (canvasHeight >= imgHeight) {
imgY = (canvasHeight - imgHeight) / 2;
}
return { imgY, imgX, imgScale };
}▐ 缩放控制
控制图片的缩放比例，图片的最小缩放比例也应当是宽度撑满容器，最大缩放比例下，应当使图片具有一定的信息量，实现上写死了某个经验值，后续优化中也可以根据原图尺寸动态计算。
▐ 过渡动画
以上边界控制/缩放控制/图片居中/图片切换，会在交互完成后闪到限定位置，这种体验上比较糟糕。为交互位 -> 目标位的切换添加过渡。实现效果如下（左侧无过渡，右侧有过渡）：
▐ 提高图片清晰度
起初 canvas 宽高默认撑满容器，发现图片比较模糊。原因是 canvas 宽高决定了其中的像素值，未能充分利用高清的手机屏幕。在初始化时引入设备像素比 devicePixelRatio，将 canvas 宽高放大，再 scale 到容器尺寸，提高图片清晰度。
更改了容器空间的尺寸后，前面所有的交互中图片尺寸和定位计算都需要考虑这个 devicePixelRatio ，重新计算。
▐ PC 端的兼容
组件使用 canvas ，兼容性表现是比较好的。对 PC 端的兼容，主要是对不同事件触发的处理。如在缩放控制优化时，需要在缩放后进行缩放判断。移动端可以在 touchend 中执行，但 PC 端的 wheel 事件不存在类似 end 提示，就需要对其进行特殊处理。这里采用了定时器方案，保证滚动后的控制。
const mouseWheelWatcher = (e: WheelEvent & { wheelDelta: number }) => {
mouseWheel(e);
// 滚动结束后，进行缩放和边界判断
if (wheelWatcherRef.current) {
clearTimeout(wheelWatcherRef.current)
}
wheelWatcherRef.current = window.setTimeout(() => {
rescaleImg({ clientX: e.clientX, clientY: e.clientY });
}, 100)
}最终实现的看图效果如下：
团队介绍
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