canvas绘制经典星空连线效果

摘要：点都构建完毕了，就要构建点与点之间的连线了，我们用到双重遍历，把两个点捆绑成一组，放到数组中。最后加入鼠标移动事件，启动定时器大功告成

废话不说先上图：

关于这个效果我第一次见是在
https://www.mengxiaozhu.cn/
后来知乎登录页也开始用了
https://www.zhihu.com/
网络上还有很多地方都在用，效果还是不错的。
我见了之后觉得挺有意思的就研究了一下原理
下面开始coding：
先写个canvas标签

加上一些默认的样式:

*{
    margin:0;
    padding:0;
}
body{
    overflow: hidden;
}

这里的overflow:hidden是为了防止出现滚动条
下面开始写JS:
首先我们要得到那个 canvas 并得到绘制上下文：

var canvasEl = document.getElementById("canvas");
var ctx = canvasEl.getContext("2d");
var mousePos = [0, 0];

紧接着我们声明两个变量，分别用于存储“星星”和边：

var nodes = [];
var edges = [];

然后我们定义一些其他的变量:

var easingFactor = 5.0;  //缓动因子
var backgroundColor = "#000"; //背景颜色
var nodeColor = "#fff"; //点颜色
var edgeColor = "#fff"; //边颜色
var pageWidth = window.innerWidth, //窗口宽度 
    pageHeight = window.innerHeight; //窗口高度

设置画布的大小铺满整个屏幕:

window.onresize = function () {
    canvasEl.width = pageWidth;
    canvasEl.height = pageHeight;

    if (nodes.length == 0) {
        constructNodes();
    }

    render();
};

window.onresize(); 

准备工作完成,我们要开始构建点了:

function constructNodes() {
    for (var i = 0; i < 100; i++) {
        var node = {
            drivenByMouse: i == 0,
            x: Math.random() * canvasEl.width,
            y: Math.random() * canvasEl.height,
            vx: Math.random() * 1 - 0.5,
            vy: Math.random() * 1 - 0.5,
            radius: Math.random() > 0.9 ? 3 + Math.random() * 3 : 1 + Math.random() * 3
        };

        nodes.push(node);
    }

    nodes.forEach(function (e) {
        nodes.forEach(function (e2) {
            if (e == e2) {
                return;
            }

            var edge = {
                from: e,
                to: e2
            }

            addEdge(edge);
        });
    });
}

先创建100个点,每个点设置6个属性,drivenByMouse属性只有第一个点为true,其他的点为false,第一个点作为鼠标跟随点,不显示出来,可以与其他点连线。x，y作为点的初始位置，取得是画布内的随机点，vx，vy表示点的初始速度，范围为-0.5到0.5之间的随机数，radius表示点的半径，大部分的点为小的，少数的点为大的。

点都构建完毕了，就要构建点与点之间的连线了，我们用到双重遍历，把两个点捆绑成一组，放到 edges 数组中。注意这里我用了另外一个函数来完成这件事，而没有直接用 edges.push() ，为什么？

假设我们之前连接了 A、B两点，也就是外侧循环是A，内侧循环是B，那么在下一次循环中，外侧为B，内侧为A，是不是也会创建一条边呢？而实际上，这两个边除了方向不一样以外是完全一样的，这完全没有必要而且占用资源。因此我们在 addEdge 函数中进行一个判断：

function addEdge(edge) {
    var ignore = false;

    edges.forEach(function (e) {
        if (e.from == edge.from & e.to == edge.to) {
            ignore = true;
        }

        if (e.to == edge.from & e.from == edge.to) {
            ignore = true;
        }
    });

    if (!ignore) {
        edges.push(edge);
    }
}

至此，我们的准备工作就完毕了，下面我们要让点动起来：

function step() {
    nodes.forEach(function (e) {
        if (e.drivenByMouse) {
            return;
        }

        e.x += e.vx;
        e.y += e.vy;

        function clamp(min, max, value) {
            if (value > max) {
                return max;
            } else if (value < min) {
                return min;
            } else {
                return value;
            }
        }

        if (e.x <= 0 || e.x >= canvasEl.width) {
            e.vx *= -1;
            e.x = clamp(0, canvasEl.width, e.x)
        }

        if (e.y <= 0 || e.y >= canvasEl.height) {
            e.vy *= -1;
            e.y = clamp(0, canvasEl.height, e.y)
        }
    });

    adjustNodeDrivenByMouse();
    render();
    window.requestAnimationFrame(step);
}

function adjustNodeDrivenByMouse() {
    nodes[0].x += (mousePos[0] - nodes[0].x) / easingFactor;
    nodes[0].y += (mousePos[1] - nodes[0].y) / easingFactor;
}

这段代码就是遍历粒子，并且更新其状态。根据一个简单的物理公式 s = s + v,每次执行都会 更新到点的下一步的状态。
adjustNodeDrivenByMouse函将第一个点作为鼠标的跟随点，easingFactor为缓动因子可以让点的运动比鼠标运动的稍慢一点。
然后我们要让整个粒子系统连续地运转起来就需要一个timer了，但是十分不提倡大家使用 setInterval，而是尽可能使用 requestAnimationFrame，它能保证你的帧率锁定在当前浏览器的频率下，一般为60HZ。

剩下的就是绘制了

function render() {
    ctx.fillStyle = backgroundColor;
    ctx.fillRect(0, 0, canvasEl.width, canvasEl.height);

    edges.forEach(function (e) {
        var l = lengthOfEdge(e);
        var threshold = canvasEl.width / 8;

        if (l > threshold) {
            return;
        }

        ctx.strokeStyle = edgeColor;
        ctx.lineWidth = (1.0 - l / threshold) * 2.5;
        ctx.globalAlpha = 1.0 - l / threshold;
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(e.from.x, e.from.y);
        ctx.lineTo(e.to.x, e.to.y);
        ctx.stroke();
    });
    ctx.globalAlpha = 1.0;

    nodes.forEach(function (e) {
        if (e.drivenByMouse) {
            return;
        }

        ctx.fillStyle = nodeColor;
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(e.x, e.y, e.radius, 0, 2 * Math.PI);
        ctx.fill();
    });
}
function lengthOfEdge(edge) {
    return Math.sqrt(Math.pow((edge.from.x - edge.to.x), 2) + Math.pow((edge.from.y - edge.to.y), 2));
}

绘制的时候我们要判断线的长度如果大于某一个值，则不绘制该线了，如果在范围之内粗细，与颜色的透明度都与线的长度相关，点除了第一个鼠标跟随点，其他的画入即可。
最后加入鼠标移动事件，启动定时器：

window.onmousemove = function (e) {
    mousePos[0] = e.clientX;
    mousePos[1] = e.clientY;
}

window.requestAnimationFrame(step);

大功告成！！