CSS变化、过渡与动画

CSS变换用于在空间中移动物体，而CSS过渡和CSS关键帧动画用于控制元素随时间推移的变化。

变换、过渡和关键帧动画的规范仍然在制定中。尽管如此，其中大多数特性已经在常用浏览器中实现了。

1.二维变换

CSS变换支持在页面中平移、旋转、变形和缩放元素。

从技术角度说，变换改变的是元素所在的坐标系统。任何落在元素渲染空间内的像素都会被畸变场捕获，然后再把它们传输到页面上的新位置，或改变大小。元素本身还在页面上原来的位置，但它们畸变之后的“影像”已经变换了。

<div class="box"></div>

.box {
    /* 省略 */
    width: 100px;
    height: 100px;
    background-color: #eee;
    outline: 1px solid;
    transform: rotate(45deg); /* 旋转45度角 */
}

页面上元素原来的位置仍然保留了100像素×100像素的空间，但元素上所有的点都被畸变场给变换到了新位置。

旋转后的矩形不会妨碍页面其他部分的布局，就好像根本没有变换过一样。

1.1 变换原点

默认情况下，变换是以元素边框盒子的中心作为原点的。控制原点的属性叫transform-origin。

.box {
    transform-origin: 10px 10px;
    transform: rotate(45deg);
}

1.2 平移

平移就是元素移动到新位置。可以沿一个轴平移，使用translateX()或者translateY()，也可以同时沿两个轴平移，使用translate()。

.box {
    transform: translate(100%, 0);
}

使用translate()函数时，要给它传入两个坐标值，分别代表x轴和y轴平移的距离。这两个值可以是任何长度值，像素、em或百分比都可以。注意：百分比是相对于元素自身大小，而不是包含块的大小。

1.3 多重变换

<ol class="rules" start="3">
    <li>If someone says ”stop”, goes limp or taps out, the fight is over.</li>
    <li>Only two guys to a fight.</li>
    <li>One fight at a time.</li>
    <li>No shirts, no shoes.</li>
    <li>Fights will go on as long as they have to.</li>
    <li>If this is your first night at FIGHT CLUB, you HAVE to fight.</li>
</ol>

.rules {
    /* 当前元素的计数器已经重置为rulecount的值。 */
    counter-reset: rulecount 2;
    list-style: none;
}
.rules li {
    /* 针对列表中的每一项，都递增rulecount的值 */
    counter-increment: rulecount;
}
.rules li:before {
    /* 在列表中的每一项前面插入rulecount的值 */
    content: '§ ' counter(rulecount);
}

.rules li {
    counter-increment: rulecount;
    position: relative; /* 相对定位 */
}
.rules li:before {
    content: '§ ' counter(rulecount);
    position: absolute; /* 绝对定位 */
    transform: translate(-100%, -100%) rotate(-90deg); /* 多重变换：先平移，后旋转 */
    transform-origin: 100% 100%; /* 变换原点 */
}

多重变换的值以空格分隔的列表形式提供给transform属性，按照声明的顺序依次应用。

我们给列表项左侧添加灰色边框，让编号显示在边框上方。

.rules li {
    border-left: 1.5em solid #777;
    padding-left: .5em;
    margin-bottom: .5em;
    /* 省略 */
}
.rules li:before {
    /* 省略 */
    top: 0;
    left: 0;
    padding-right: .25em;
}

1.4 缩放和变形

使用scale()函数缩放元素，这个函数有对应x轴和y轴的变体：scaleX()、scaleY()。

使用skew()函数使元素发生变形。变形是指水平或垂直方向平行的边发生相对平移，或偏移一定角度。

创造流行的“2.5D”效果（学名叫“轴侧投影构图”）：

.rules li {
    transform: skewX(15deg);
}
.rules li:nth-child(even) {
    transform: skewX(-15deg);
}

如果给列表项交替应用深浅不同的背景和边框色，同时也交替应用不同的变形，就可以创建一种“折叠”的界面。

1.5 二维矩阵变换

CSS变换对浏览器来说，都归于一个叫变换矩阵的数学结构。

我们通过matrix()这个函数直接操纵变换矩阵的值。

matrix()函数的主要用途是通过JavaScript编程调用。

2.过渡

过渡是一种动画，可以从一种状态过渡到另一种状态。

过渡会自动双向运行，因此只要状态一反转，反向动画就会运行。

<button>Press me!</button>

button {
    /* 省略 */
    box-shadow: 0 .25em 0 rgba(23, 59, 109, 0.3), inset 0 1px 0 rgba(0, 0, 0, 0.3);
    transition: all 150ms;
}
button:active {
    box-shadow: 0 0 0 rgba(23, 59, 109, 0.3), inset 0 1px 0 rgba(0, 0, 0, 0.3);
    transform: translateY(.25em);
}

在按钮被激活时，我们把它沿y轴向下平移与y轴阴影相同的距离。

按钮使用过渡来改变所有受影响的属性，而且要花150毫秒的时间。

用户界面组件的过渡多数都应该在0.3秒内完成，否则会让人觉得拖泥带水。

transition属性是一个简写形式，可以一次性设置多个属性。

button {
    transition: all 150ms;
    /* 相当于 */
    /* transition-property: all; */
    /* transition-duration: .15s; */
}

2.1 过渡计时函数

默认情况下，过渡变化的速度并不是每一帧都相同，而是开始时稍慢些，然后迅速加快，到接近最终值时再逐渐变慢。CSS通过transition-timing-function属性来控制这种速度的变化。

button {
    transition: all .15s ease-in;
    /* 也可以使用transition-timing-function: ease-in; */
}

transition-timing-function的默认值为ease、其他可选值包括linear、ease-in、ease-out和ease-in-out。这些值分别代表不同类型的缓动函数。

在底层，控制速度变化的数学函数基于三次贝塞尔函数（https://cubic-bezier.com）生成。每个关键字都是这些函数带特定参数的简写形式。三次贝塞尔函数需要4个参数来计算随时间的变化，在CSS变换中可以使用cubic-bezier()函数作为缓动值。换句话说，可以通过给这个函数传入自己的参数来自定义缓动函数。这4个参数是两对x和y坐标，分别代表调整曲线的两个控制点。

我们可以使用步进函数指定过渡中每一步的状态。

<div class="hello"></div>

.hello {
    width: 200px;
    height: 200px;
    border: 2px solid #ccc;
    background: url(images/step-animation.png) no-repeat 0 -1200px;
    transition: background-position 1s steps(6, start);
}
.hello:hover {
    background-position: 0 0;
}

我们希望通过改变background-position属性来实现背景动画。

这里的transition-timing-function指定为steps(6, start)，意思是“把过渡过程切分为6个步骤，在每一次开始时改变属性”。总之，包括起始状态在内，就创建了7个不同的帧。

悬停状态触发动画，而悬停取消时背景立即恢复初始状态。

.hello {
    transition: background-position 0s steps(6, start);
}
.hello:hover {
    transition-duration: .6s;
}

通常，过渡会随状态变化立即发生，但是可以通过transition-delay属性来推迟过渡的发生。

.hello {
    transition: background-position 0s 1s steps(6, start);
    /* transition-delay: 1s; */
}

并非所有CSS属性都可以拿来实现过渡动画。多数情况下，涉及长度和颜色的都是可以的，比如边框、宽度、高度、背景颜色、字体大小，等等。这取决于能否计算值的中间状态。

3.CSS关键帧动画

CSS Animations规范引入了关键帧的概念来实现动画。

<h1 class="logo">
  <!-- This is the box we are animating -->
  <span class="box-outer"><span class="box-inner"></span></span>
  <span class="logo-box">Box</span><span class="logo-model">model</span>
</h1>

/* 使用@keyframes规则来定义并命名一个关键帧序列。 */
@keyframes roll {
  from { /* 0% */
	transform: translateX(-100%);
	animation-timing-function: ease-in-out;
  }
  20% {
	transform: translateX(-100%) skewX(15deg);
  }
  28% {
	transform: translateX(-100%) skewX(0deg);
	animation-timing-function: ease-out;
  }
  45% {
	transform: translateX(-100%) skewX(-5deg) rotate(20deg) scaleY(1.1);
	animation-timing-function: ease-in-out;
  }
  50% {
	transform: translateX(-100%) rotate(45deg) scaleY(1.1);
	animation-timing-function: ease-in;
  }
  60% {
	transform: translateX(-100%) rotate(90deg);
  }
  65% {
	transform: translateX(-100%) rotate(90deg) skewY(10deg);
  }
  70% {
	transform: translateX(-100%) rotate(90deg) skewY(0deg);
  }
  to { /* 100% */
	transform: translateX(-100%) rotate(90deg);
  }
}

/* 将关键帧块连接到元素。 */
.box-inner {
  display: inline-block;
  width: .74em;
  height: .74em;
  background-color: #fff;
  animation: roll 1.5s 1s 3 linear backwards;
  /*
  animation-name: roll;
  animation-duration: 1.5s;
  animation-delay: 1s;
  animation-iteration-count: 3;
  animation-timing-function: linear;
  animation-fill-mode: backwards;
  */
  transform-origin: bottom right;
}

animation-iteration-count: 3表示执行三次动画。

默认情况下，第一个关键帧中的属性在动画运行前不会被应用。如果我们指定了关键字backwards，那相应的属性就会反向填充，即第一个关键帧中的属性会立即应用。

/* 让方块从视口外面进入并移动到其最终位置。 */
@keyframes shift {
    /* 让动画从某个值开始，到初始值结束，所以这里省略了to关键帧。 */
    from {
        transform: translateX(-300%);
    }
}
.box-outer {
    display: inline-block;
    animation: shift 4.5s 1s steps(3, start) backwards;
}

3.1 曲线动画

<h1>File uploading animation</h1>
<div class="upload">
	<div class="icon computer-icon"></div>
	<div class="icon file-icon is-paused"></div>
	<div class="icon server-icon"></div>
</div>
<button type="button" class="button-pause">Play/pause animation</button>
<button type="button" class="button-stop">Finish/restart animation</button>

@keyframes jump {
    from {
        transform:  rotate(0deg) translateX(-170px) rotate(0deg)  scale(1);
    }
    70%, 100% {
        transform: rotate(175deg) translateX(-170px) rotate(-175deg) scale(.5);
    }
}

.file-icon {
    animation: jump 2s ease-in-out infinite;
    /* equal to setting the following animation properties:
    animation-name: jump;
    animation-duration: 2s;
    animation-timing-function: ease-in-out;
    animation-iteration-count: infinite;
    */
    background-image: url(images/file.svg);
}

先旋转，接着平移，最后再向相反方向旋转相同度数，图标就会沿曲线移动。

4.三维变换

三维变换允许我们控制坐标系统，旋转、变形、缩放元素，以及向前或向后移动元素。

4.1 透视简介

z轴表示用户到屏幕的方向。屏幕表面通常被称为"z平面"（z-plane），也是z轴默认的起点位置。

这意味着离用户远的位置（z轴负方向）上的元素，在屏幕上看起来应该小一些，离用户近的位置上的元素则应该大一些。而围绕x或y轴旋转，也会导致某一部分变大，而其余部分变小。

<div class="wrapper-1">
    <div class="box"></div>
</div>
<div class="wrapper-2">
    <div class="box"></div>
</div>
<div class="wrapper-3">
    <div class="box"></div>
</div>

.box {
    margin: auto;
    border: 2px solid;
    width: 100px;
    height: 100px;
    transform: rotateY(60deg); /* 沿y轴旋转60度 */
}

单纯一个轴的变换只会导致元素变窄，体现不出任何三维效果。这是因为我们还没有定义perspective（透视）。要定义透视，先得确定用户距离这个元素有多远。离得越近变化越大，离得越远变化越小。默认的距离是无穷远，因此不会发生明显的变化。

.wrapper-2 {
    perspective: 140px;
}
.wrapper-3 {
    perspective: 800px;
}

透视原点：默认情况下，假定观察者的视线与应用透视的元素相交于元素的中心。

通过perspective-origin属性来修改透视原点的位置，改属性可以接受 x/y坐标值（带关键字top、right、bottom和left）、百分比或长度值。

使用perspective()函数设置个别变化元素的透视：

.box {
    transform: perspective(800px) rotateY(60deg);
}

4.2 创建三维部件

<div class="flip-wrapper menu-wrapper">
    <div class="flip-a menu">
        <h1 class="menu-heading">Top menu choices</h1>
        <ol class="menu-list">
            <li>Capricciosa</li>
            <!-- 省略 -->
        </ol>
    </div>
    <div class="flip-b menu-settings">
        <!-- 部件背面的表单 -->
        <button type="submit" class="menu-save">Show me pizzas!</button>
    </div>
</div>

.csstransforms3d.classlist body {
    perspective: 1000px;
}
.csstransforms3d.classlist .flip-wrapper {
    position: relative; /* 让包装元素成为其后代的定位上下文 */
    transform-style: preserve-3d; /* 让子元素的变换与父元素在同一个三维空间中 */
    transition: transform .25s ease-in-out; /* 过渡 */
    transform: rotateY(0);
}
.csstransforms3d.classlist .flip-b {
    position: absolute;
    top: 0; left: 0; right: 0; bottom: 0;
    margin: 0;
    transform: rotateY(-180deg); /* 围绕y轴翻转180度 */
}
.csstransforms3d.classlist .flip-b,
.csstransforms3d.classlist .flip-a {
    backface-visibility: hidden; /* 让元素从背面看不到 */
}
.csstransforms3d.classlist .flip-wrapper.is-flipped {
    transform: rotateY(180deg);
}

我们使用Modernizr来检测浏览器是否支持三维变换。

.csstransforms3d.classlist是在浏览器支持三维变换时添加到html元素的一个类名。

(function (win, doc, undefined) {
	defaultOpts = {
		wrapperSel: '.flip-wrapper',
		widgetHeadingSel: '.menu-heading',
		backButtonSel: '.menu-save',
		flippedClass: 'is-flipped',
		// ...
	};
	options = options || {};
	opts = extend(defaultOpts, options);
	flipWrapper = doc.querySelector(opts.wrapperSel);
	widgetHeading = flipWrapper.querySelector(opts.widgetHeadingSel);
	backButton = flipWrapper.querySelector(opts.backButtonSel);
	// ...

	var trigger = doc.createElement('button'),
	triggerText = doc.createTextNode('Show filters');
	trigger.appendChild(triggerText);
	trigger.className += ' flip-trigger';
	widgetHeading.appendChild(trigger);

	function toggleCard() {
		flipWrapper.classList.toggle(opts.flippedClass);
	}

	//...

	function handleDisplay(e) {
		//...

		rAF = win.requestAnimationFrame ||
			  win.webkitRequestAnimationFrame ||
			  win.mozRequestAnimationFrame ||
			  function (callback) {return setTimeout(callback, 17);};

		//...

		rAF(function () {
			toggleCard();
			// ...
		});
	}

	backButton.addEventListener('click', handleDisplay);
})(window, document);

Tips：JS基础篇--HTML DOM classList 属性

4.3 高级三维变换

rotate3d()函数可以围绕穿越三维空间的任意一条线翻转元素。

参考：rotate3d() - CSS(层叠样式表) | MDN

matrix3d()函数可以组合多个轴向上的平移、缩放、变形和旋转。

参考：matrix3d() - CSS: Cascading Style Sheets | MDN

参考资料：

• 菜鸟教程
• w3school
• 《精通CSS》— [英] 安迪·巴德、[瑞典] 埃米尔·比约克隆德