【黑科技】React-canvas助力HTML5

摘要：值得一提的是，微信浏览器的内核，也即是浏览器内核已经内置了很多游戏引擎比如白鹭游戏引擎与，供开发者开发游戏，所以长时间来看，微信浏览器的画布性能将会越来越强大。

1、什么是流畅的用户体验？

游戏的开发界有一个理论，就是当动画或者交互响应达到60FPS(60帧每秒)的时候，就可以定义为流畅，按此理论，那么每帧里所有操作必须在16ms完成。要想提高页面的用户体验，必须在性能上下功夫。最早做动画都是用 setTimeout来实现的，而 setTimeout的处理回调的时间精度都在 16ms 左右。所以，可以想象正常用页面这两个函数就已经 16 ms了，再加上reflow/repaint/compositing 卡顿或跳帧就是家常便饭了。不过还好的是w3c 标准和各浏览器厂商较早就支持了动画接口 RAF（RequestAnimationFrame 函数）来处理动画帧回调。解决了上述 setTimeout不足的问题。但是，另一个问题仍然没解决，当浏览器打开网页时，需要解析文档，在内存中生成DOM结构，如果遇到复杂的文档，这个过程是很慢的。如果遇上低端的手机浏览器，可以想象一下，如果网页上有上万个形状（不管是图片或CSS），生成DOM需要多久？更不要提与其中某一个形状互动了。

用户与浏览器互动，从技术上看就是用户在操作DOM，所有的DOM操作都是同步的，会堵塞浏览器。JavaScript操作DOM时，必须等前一个操作结束，才能执行后一个操作。只要一个操作有卡顿，整个网页就会短暂失去响应。浏览器重绘网页的频率是60FPS，JavaScript做不到在16毫秒内完成DOM操作，因此产生了跳帧。用户体验上的不流畅、不连贯就源于此。JavaScript语言运行效率本身很快，但是DOM太慢了，DOM拖慢JavaScript。为了解决这个问题，React出现了，React是 Facebook 推出的一个用来构建用户界面的 JavaScript 开源框架，React的最引人注目的特征就是引入了虚拟DOM（Virtual DOM）这个概念，在浏览器端用JavaScript实现了一套DOM API。基于React进行开发时所有的DOM构造都是通过虚拟DOM进行，每当用户界面需要变化时，React都会重新构建整个DOM树，然后React将当前整个DOM树和上一次的DOM树进行对比，得到DOM结构的区别，然后仅仅将需要变化的部分进行实际的浏览器DOM更新。React实现了代码最小化参与DOM操作的方法，大大提升了浏览器的性能。

Canvas 是 HTML5 的画布元素，也一个原生的DOM 元素。它相当于一个“白板”，我们可以通过javascript在这块白板上增加文字与图像，“绘制”一些可视内容。目前大多数H5游戏和动画特效都是用canvas实现的。很多在微信里传播的小游戏和小应用，也是用canvas实现的。用canvas的话整个页面只用一个DOM 元素，并且浏览器只需要绘制一次形成一幅图。这大大降低了DOM 数量与渲染的复杂度。更好的是，canvas默认支持GPU硬件加速的，可以将原来 CPU 密集型操作变成 GPU 操作。提高了动画的流畅度。值得一提的是，微信浏览器的内核，也即是QQ浏览器 X5 内核已经内置了很多游戏引擎（比如白鹭游戏引擎与cocos2dx），供开发者开发canvas游戏，所以长时间来看，微信浏览器的画布性能将会越来越强大。

大多数现代移动设备都拥有硬件加速的 canvas，我们为什么不利用起来呢？HTML5 游戏已经做到了。我们为什么不采用游戏的思路设计界面，在 canvas 上开发应用界面么，用canvas来渲染页面呢？相信你已经想到了，但是有人已经做到了，那就是Flipboard公司的React-canvas。React-canvas是什么呢？光看名字就知道这是跟react和canvas相关的。React-canvas，可以使我们用react技术渲染canvas。

React Canvas 是依赖于React的一个组件，它拥有了渲染到canvas的能力，它可以让我们脱离繁琐的canvas命令式绘图，使用简单的css布局(Layout)。接下来给大家演示一个简单的图文实现。

新时代的前端开发离不开node环境，所以，react-canvas也不例外，node安装的具体步骤不再赘述。记住，Node版本不低于4.0。

5.2创建项目空间

在D: odejs eactdemo创建文件夹，此为开发的根目录 打开到此目录，切换到命令行，执行 npm init，默认回车，初始化package.json

需要在node环境上安装一系列框架 切换到命令行， 执行

npm install react

安装基础框架react（注：安装v0.13.0，新版本我没试验，不知是否可行）， 执行

npm install jsx-loader

安装编译react用的jsx-loader插件， 执行

npm install react-canvas

安装核心框架react-canvas， 执行

npm install webpack

安装打包代码用的工具webpack。 然后创建文本文件index.html， 创建配置文件webpack.config.js， 创建js文件夹存放代码文件。 至此，你的工作环境下应该有

其中node_modules文件夹下，应该至少有自动生成的react、react-canvas、webpack三个文件夹。

打开index.html文件，代码如下：

  "Content-type" content="text/html; charset=utf-8">
  "viewport" content="initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no">
  


  
"main">
  

主页面只有一个id=main的div标签，并外链一个js文件。 打开js文件夹，创建index.js，代码如下

var React = require("react");
var ReactCanvas = require("react-canvas");

var Surface = ReactCanvas.Surface;
var Image = ReactCanvas.Image;
var Text = ReactCanvas.Text;

var MyComponent = React.createClass({

// 界面渲染
  render: function () {
    var surfaceWidth = window.innerWidth;
    var surfaceHeight = window.innerHeight;
    var imageStyle = this.getImageStyle();
    var textStyle = this.getTextStyle();

    return (
      
        "http://img1.gtimg.com/joke/pics/hv1/193/44/1996/129801313.png" />
        
          哈哈，你来打我呀
        
      
    );
  },
// 计算居中
  getImageHeight: function () {
    return Math.round(window.innerHeight / 2);
  },
   getImageWidth: function () {
    return Math.round(window.innerWidth / 2);
  },

//  图片样式
  getImageStyle: function () {
    return {
      top: this.getImageHeight() -32,
      left: this.getImageWidth() -32,
      width: 64,
      height: 64
    };
  },

// 文字样式
  getTextStyle: function () {
    return {
      top: this.getImageHeight() + 64,
      left: 0,
      width: window.innerWidth,
      height: 20,
      lineHeight: 20,
      fontSize: 12,
      textAlign : "center"
    };
  }

});
React.render(, document.getElementById("main"));

配置webpack.config.js

module.exports = {
	//入口文件
  entry: "./js/main.jsx",
	//输出文件
  output: {
    path: __dirname,
    filename: "bundle.js"
  },
module: {
    loaders: [
// 凡是遇到jsx、js结尾的，都用jsx-loader这个插件来加载，
 // 且启用harmony模式
      { test: /.jsx$/, loader: "jsx-loader");},
      { test: /.js$/, loader: "jsx-loader");},
    ]
  },
 // 表示这个依赖项是外部lib，遇到require它不需要编译，
 // 且在浏览器端对应window.React
  //externals: {
    //"react": "window.React"
  //},
// 现在可以写 require("file") 代替 require("file.jsx")
  resolve: {
    root: __dirname,
    extensions: ["", ".js", ".jsx"]
  }
};

配置完毕后，切换到命令行执行 webpack -p 命令，打包，编译 打包后在根目录下生成一个bundle.js，直接用浏览器打开，就可以看到效果了。

线上demo地址：点我

react-canvas的语法和react一样，如果你熟悉react，react-canvas很容易上手。react-canvas自定义了几个标签。这些标签也都是标准的React components。

Surface是一个顶级标签，是一个容器，你可以把任何元素放在上面，可以把它看成canvas元素，整个项目要被套在一个surface里面。在上述示例中已经使用。

Layer 层级仅次于surface，可以放其他元素。 基本样式和属性例如top, width, left, height, backgroundColor and zIndex可以在这一层设置。

Group是一个容器，因为react渲染组件时必须要有一个总的标签包含所有的散列标签，在react-canvas中，Group扮演了div的角色，可以用来做零散标签的父标签。把一系列相关联标签用Group封装起来，一方面可以提高代码的内聚，更加模块化，另一方面可以提高页面滚动时的性能。

Text 是用来存放文本的，是一个弹性的标签，canvas不支持自动截断换行，而Text标签支持。

Image 跟你想象的一样，用来放图片的。 但是它支持加载完毕后才显示，并且可以随意的隐藏。

ListView是一个列表，可以认为它相当于HTML页面里的ul或者native app中的UITableView ，它可以提高页面的滚动性能。 同时react-canvas给各个标签以事件支持，有touchstart，move，end，click等事件。

接下来介绍如何在 React Canvas 中创建一个达到60 fps ，分页的滚动列表。事实证明这实现起来非常容易， 修改main.js代码为

/** @jsx React.DOM */

"use strict";

var React = require("react");
var ReactCanvas = require("react-canvas");
// page文件负责渲染单个页面
var Page = require("./components/Page");
// data文件存放json格式的图文
var articles = require("./common/data");

var Surface = ReactCanvas.Surface;
var ListView = ReactCanvas.ListView;

var App = React.createClass({
// 渲染整个列表
  render: function () {
    var size = this.getSize();
    return (
      
        true}
          scrollingDeceleration={0.92}
          scrollingPenetrationAcceleration={0.13}
          numberOfItemsGetter={this.getNumberOfPages}
          itemHeightGetter={this.getPageHeight}
          itemGetter={this.renderPage} />
      
    );
  },
// 渲染单页
  renderPage: function (pageIndex, scrollTop) {
    var size = this.getSize();
    var article = articles[pageIndex % articles.length];
    var pageScrollTop = pageIndex * this.getPageHeight() - scrollTop;
    return (
      
    );
  },
// 浏览器大小
  getSize: function () {
    return document.getElementById("main").getBoundingClientRect();
  },
// 整个列表的外观
  getListViewStyle: function () {
    var size = this.getSize();
    return {
      top: 0,
      left: 0,
      width: size.width,
      height: size.height,
    };
  },
 // 设置页面的可滚动的次数，若超过页面的数量，循环滚动
  getNumberOfPages: function () {
    return 9;
  },
// 计算单页的高度
  getPageHeight: function () {
    return this.getSize().height;
  }

});

React.render(, document.getElementById("main"));

整个页面代码由一个surface，一个listview，9个page组成，可以上下屏滚动。react-canvas将网页变成了一个canvas，用户就等于在跟图片互动，这样就绕开了DOM，降低了操作时滞。而且，canvas可以被硬件加速，这样就提高了性能，体验非常流畅。

你可以查看这个线上的Demo点我，pc用户记得用chrome模拟手机浏览器。文章末尾附件里有完整实现的源代码。

React-canvas使用一个 canvas 元素来绘制界面，完成滚动。在每一个触摸事件时，根据当前的滚动程度去更新渲染树。之后，整个渲染树使用新的坐标来重新渲染。在 canvas 上有个重要的技术叫离屏canvas（off-screen），可以现在内存中完成绘制，之后可以一次性复制到用户界面，并且使用离屏层重新绘制也是非常快的。React在界面更新之前会做虚拟 DOM 的 diff 。在render() 函数中只更新有变动的界面，React进一步提升了React-canvas的性能。流畅是React-canvas的主要优点。 代码基于react，因为react现在比较火，很多前端已经熟悉react的书写，react也有很多相关的组件，所以react-canvas比较应景，让一部分人很快的可以上手。另外兼容性也比较好，继承react和canvas的兼容性和跨平台优点。

当前不成熟和不稳定，react一直在变动，所以React-canvas也会随之一并升级。react-canvas还不完善，很多DOM中的标签特性在目前react-canvas里面未能实现，比如无法对文本进行复制，这让使用React-canvas的时候会有一些限制。这个项目已经在Github上开源，作者也在对项目进行重构，期望下次更新的时候是一个功能强大的版本。另外，react-canvas的学习成本也比较高，使用react-canvas需要对react和canvas有一定的了解。

React Canvas并不能完全取代DOM。个人觉得只适用在移动web（或者webview）上，手机的硬件资源相对有限，用户互动又相对频繁，我们可以在我们的页面中性能要求最关键的地方去使用它，尤其是在微信浏览器中很常见滚动视图这部分。当渲染性能不是问题的时候， DOM 可能是一个更好的方法。事实上，对于某些元素比如输入字段，和音频/视频标签等，DOM是唯一的方法。从某种意义上说，react-canvas也算是一个混合( hybird )的应用程序。相比传统的原生应用，react-canvas内容全部是 web 。我们在开发中可以把界面基于 dom 实现，并在适当的地方使用 canvas 渲染。DOM和canvas各取所长，优势互补。React-canvas能将页面的交互和性能水平提升到可以与本地应用相竞争，这就是它引人注意的地方。

我们在web开发过程中，都见过或者使用过一些奇技淫巧，这种技术我们统称为黑魔法，这些黑魔法散落在各个角落，为了方便大家查阅和学习，我们做了收集、整理和归类，并在github上做了一个项目——awesome-blackmargic，希望各位爱钻研的开发者能够喜欢，也希望大家可以把自己的独门绝技分享出来，如果有兴趣可以给我们发pr。

如果你对React感兴趣，想进一步了解React，加入我们的QQ群（784383520）吧！