Lekce 18 - JS requestAnimationFrame - Za lepší vykreslování

V minulé lekci, Časovače a animace v JavaScriptu, jsme se věnovali animacím. Spolu s HTML5 přišlo nové javascriptové API - requestAnimati­onFrame. Jedná se o technologii, která nám umožňuje plynuleji a s vyšším výkonem vykreslovat animace v prohlížeči a my si ji v tomto tutoriálu představíme.

Pokud jste někdy zkoušeli napsat např. nějakou jednoduchou hru v prohlížeči, jistě vaše hlavní smyčka vypadala nějak takto.

setInterval(function() {
    posun();
    vykresli();
}, 1000 / FPS);

Naše dosavadní animace vypadaly velmi podobně, pouze jsme spojili posouvání a vykreslování do jedné funkce. Alternativní vykreslovací smyčka může vypadat i např. takto:

function smycka() {
    setTimeout(smycka, 1000 / FPS);
    posun();
    vykresli();
}
smycka();

Kód funguje, dokonce si můžeme i omezit FPS. Co je na něm ale špatně?

Plýtvání výkonem počítače

Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!

Problém výše uvedeného kódu je ten, že prohlížeč jej vykonává, i když se uživatel na danou stránku zrovna nedívá (má překliknuto na jinou záložku, případně je prohlížeč minimalizovaný). Prohlížeč Google Chrome tyto situace řeší omezením takovýchto smyček pouze na 1 FPS. To je ale pouze jeho dobrovolné chování a v ostatních prohlížečích to tak vůbec být nemusí, takže na mobilních zařízeních může docházet zbytečně k poklesu výkonu a vybíjení baterie.

requestAnimationFrame() to řeší!

S použitím funkce requestAnimationFrame() místo setTimeout() bude náš kód vypadat velmi podobně.

function smycka() {
    requestAnimationFrame(smycka);
    posun();
    vykresli();
}
smycka();

Tuto funkci vymyslela Mozilla a později ji převzal a vylepšil tým WebKitu. Pomocí funkce se může vykreslovat CSS, DOM elementy, WebGL nebo na canvas.

Výhody

requestAnimationFrame() nám zajistí, že všechny naše animace se budou vykreslovat najednou, s vyšším výkonem a nižší spotřebou baterie.

Pokud v prohlížeči překliknete na jinou stránku, nebo prohlížeč minimalizujete, vykreslování se zastaví, aby se šetřil výkon a bude se pokračovat, jakmile bude stránka opět viditelná.

Mohli jste si také všimnout, že u použití requestAnimationFrame() jsme nikde nenastavovali počet FPS. Funkce ve výchozím nastavení používá 60 FPS, záleží ale na implementaci v prohlížeči. Nemělo by se to ale příliš lišit a spíše záleží na výkonu PC, než na rozhodnutí výrobce prohlížeče. Také podpora v prohlížečích je poměrně dobrá.

Demo

Na závěr si ukážeme jednoduchou aplikaci, ve které se čtverec pohybuje po canvasu a implementujeme jí jak pomocí setInterval(), tak pomocí requestAnimationFrame(). Plátno schválně tentokrát nebudeme mazat, čímž bude vidět stopa čtverce.

Řešení pomocí setInterval()

window.onload = function() {
    let platno = document.querySelector("#platno");
    let kontext = platno.getContext("2d");
    let ctverec = {
        "x": 25,
        "y": 25,
        "smerX": -1,
        "smerY": 1,
        "rychlost": 2,
        "sirka": 50,
        "vyska": 50,
        "barva": "red"
    };

    function smycka() {
        posun();
        prekresli();
    }
    setInterval(smycka, 1000 / 60);
    smycka();

    function posun() {
        if (ctverec.x + ctverec.sirka + ctverec.rychlost * ctverec.smerX > platno.width)
            ctverec.smerX = -1;
        if (ctverec.x + ctverec.rychlost * ctverec.smerX < 0)
            ctverec.smerX = 1;
        if (ctverec.y + ctverec.vyska + ctverec.rychlost * ctverec.smerY > platno.height)
            ctverec.smerY = -1;
        if (ctverec.y + ctverec.rychlost * ctverec.smerY < 0)
            ctverec.smerY = 1;

        zmenBarvu();
        ctverec.x += ctverec.rychlost * ctverec.smerX;
        ctverec.y += ctverec.rychlost * ctverec.smerY;
    }

    function prekresli() {
        kontext.fillStyle = ctverec.barva;
        kontext.fillRect(ctverec.x, ctverec.y, ctverec.sirka, ctverec.vyska);
    }

    function zmenBarvu() {
        barvy = ['green', 'blue', 'red', 'yellow'];
        ctverec.barva = barvy[Math.floor(Math.random() * barvy.length)];
    }
}

Výsledek:

Řešení pomocí requestAnimationFrame()

window.onload = function() {
    let platno = document.querySelector("#platno");
    let kontext = platno.getContext("2d");
    let ctverec = {
        "x": 25,
        "y": 25,
        "smerX": -1,
        "smerY": 1,
        "rychlost": 2,
        "sirka": 50,
        "vyska": 50,
        "barva": "red"
    };

    function smycka() {
        posun();
        prekresli();
        requestAnimationFrame(smycka);
    }
    smycka();

    function posun() {
        if (ctverec.x + ctverec.sirka + ctverec.rychlost * ctverec.smerX > platno.width)
            ctverec.smerX = -1;
        if (ctverec.x + ctverec.rychlost * ctverec.smerX < 0)
            ctverec.smerX = 1;
        if (ctverec.y + ctverec.vyska + ctverec.rychlost * ctverec.smerY > platno.height)
            ctverec.smerY = -1;
        if (ctverec.y + ctverec.rychlost * ctverec.smerY < 0)
            ctverec.smerY = 1;

        zmenBarvu();
        ctverec.x += ctverec.rychlost * ctverec.smerX;
        ctverec.y += ctverec.rychlost * ctverec.smerY;
    }

    function prekresli() {
        kontext.fillStyle = ctverec.barva;
        kontext.fillRect(ctverec.x, ctverec.y, ctverec.sirka, ctverec.vyska);
    }

    function zmenBarvu() {
        barvy = ['green', 'blue', 'red', 'yellow'];
        ctverec.barva = barvy[Math.floor(Math.random() * barvy.length)];
    }
}

Výsledek:

Doufám, že vám byla lekce užitečná a že od teď budete pro animace v prohlížeči používat requestAnimationFrame()