SVG基础及其动画应用浅析前端svg动画

本文作者：钱鸿昌（闪火）

一、我们为什么使用svg

和高清png来做个对比

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继续对比

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同样高清的质地，矢量图不畏惧放大，体积小。这里要说明一点就是，因为 SVG 中保存的是点、线、面的信息，与分辨率和图形大小无关，只是跟图像的复杂程度有关，所以图像文件所占的存储空间通常会比 png 小。
优化 SEO 和无障碍的利器，因为 SVG 图像是使用XML(可扩展标记语言【英语：Extensible Markup Language，简称：XML】标记指计算机所能理解的信息符号，通过此种标记，计算机之间可以处理包含各种信息的文章等)来标记构建的，浏览器通过绘制每个点和线来打印它们，而不是用预定义的像素填充某些空间。这确保 SVG 图像可以适应不同的屏幕大小和分辨率。
由于是在 XML 中定义的，SVG 图像比 JPG 或 PNG 图像更灵活，而且我们可以使用 CSS 和 JavaScript 与它们进行交互。SVG 图像设置可以包含 CSS 和 JavaScript。在 react、vue 这种数据驱动视图的框架下，对于 SVG 操作就更加如鱼得水了。（下文会跟大家分享一些小的 SVG 动画在我们项目中的实践）
在运用层面上，SVG 提供了一些图像编辑效果，比如屏蔽和剪裁、应用过滤器等等。并且SVG 只是文本，因此可以使用 GZip 对其进行有效压缩。

二、了解 SVG 常用元素及其使用

大多数教程网上都能找到，这里写一些我觉得值得提及的点

2-1. svg 标签

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这就是我们从设计手里拿到的 SVG 源文件，我们掰开揉碎了说。首先我们把 SVG 内部代码全部去掉不看，于是成了这样

这是99% SVG 都会表现出来的形式和及一些属性，其中包含 width、height 这两个视口属性，viewBox 视图属性，xmlns 属性。我们一行一行看

第一行：包含了 XML 声明，XML 声明其实和 HTML 文档的 DTD 声明是类似的。类比 HTML5 的声明方式

SVG 的文档声明方式（划重点：一般如果 SVG 运用在 HTML 里，我们可以不写这样的文档声明，但如果是单独的 SVG 文件，那就需要写了，否则浏览器可能会不认识）

我们看到的 standalone 属性是在表明该 xml 声明是否是独立的，如果不是即 standalone="no"，那后面会引入外部的 dtd ，如第二行第三行所示。 version 属性用于指明 SVG 文档遵循规范的版本。它只允许在根元素上使用。它纯粹是一个说明，对渲染或处理没有任何影响。虽然它接受任何数字，但是只有1.0 和 1.1.这两个有效的选择。

第四行：这是 SVG 内容的开始

【SVG基础及其动画应用浅析】xmlns 属性是 SVG 的 XML 声明空间，这一部分类似于 HTML 中的 xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"
width & height 属性，可以理解成画布的大小。没错是画布的大小。举个例子：

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当前这个 SVG 的画布大小是 100 * 100 的画布，我们画上一个半径为 49 再加 1 个单位的描边的圆。刚好撑满没毛病。所见即所得。那我们试一下改变 width 和 height。发现

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我们可以看到蓝色区域就是我们定的 width 和 height ,图形部分依然是那个圆没有变化。这样我们就理解了 width 和 height 的作用。

viewBox 属性，接下来配合 viewBox 这个属性我们再来修改下代码

viewBox="0, 0, 100, 100" width="300" height="300" >

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我们可以看到蓝色区域大小不变，而我们的圆却变得很大，大到撑满了整个画布。没错，你的想法是对的，所谓 viewBox 这个属性可以理解为我们微信聊天时的截图操作。viewBox 属性的四个参数，前两个表示截图起点，后面两个表示截图终点，均是以左上角定点为原点。最后把截图再拉伸放在 SVG 画布上，就成了我们上面看到的 SVG 了。下面我们再修改一次 viewBox 成 0, 0, 50, 50 帮助理解

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所以整个逻辑大概是这样的

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2-2.path 标签
在 SVG 里，你可以把 path 看成是最基本的绘制元素，正因为它是最基本的，万变不离其宗，他能演化出各种复杂的绘制效果。所以 path 是最基本也是最复杂的绘制元素。
path 的基础属性和其代表的意义我们知道一个 path 标签，最重要的属性是 d 属性，它是一组指令和参数的集合。在 d 属性的值里，我们能看到一堆非常复杂的指令字符串。

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其实完全不用觉得恶心，这里继续掰开揉碎了说

d 属性里的那些指令

指令	参数	含义
M	x y	将画笔移动到点(x,y)
L	x y	画笔从当前的点绘制线段到点(x,y)
H	x	画笔从当前的点绘制水平线段到点(x,y0)，y0 表示绘制前画笔所在 y 轴坐标，也就是 y 轴不变
V	y	画笔从当前的点绘制竖直线段到点(x0,y)，x0 表示绘制前画笔所在 x 轴坐标，也就是 x 轴不变
A	rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag x y	画笔从当前的点绘制一段圆弧到点(x,y)
C	x1 y1, x2 y2, x y	画笔从当前的点绘制一段三次贝塞尔曲线到点(x,y)
S	x2 y2, x y	特殊版本的三次贝塞尔曲线(省略第一个控制点)
Q	x1 y1, x y	绘制二次贝塞尔曲线到点(x,y)
T	x y	特殊版本的二次贝塞尔曲线(省略控制点)
Z	无参数	绘制闭合图形，如果 d 属性不指定Z命令，则绘制线段，而不是封闭图形

以上是 path 路径中的全部指令，其中加粗部分为常用基础指令，相对来说比较好理解。每个指令都有对应的小写指令。例如M 10,10 有对应的 m 10,10 。大写代表绝对位置，所谓绝对位置即对 SVG 画布左上角原点的绝对。小写代表相对位置，所谓相对位置是以当前画笔所在位置进行定位。

A(arc)画弧指令

A rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag x y

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画了张图，帮助理解

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按照图中的步骤，我们可以画出两个圆都满足，于是再看到其中A指令有三个0我们没有解释，回顾下 A 指令，并结合这张图我们可以更好的理解
A rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag x y

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贝塞尔曲线
关于贝塞尔曲线，张老师这篇文章已经说得非常清楚了，说得非常易懂深度理解 SVG 路径，推荐给希望更多了解 svg 路径的同学

2-3.基本图形
基本图形这块相对比较好理解，我们直接一张表总结下，不做过多赘述

图形	标签	含义
矩形	< rect >	x:起点横坐标，y:起点纵坐标，rx:倒角x轴方向半径，ry:倒角x轴方向半径，width:宽度，height:高度
圆形	< circle >	cx:圆心横坐标，cy:圆心纵坐标，r:半径
椭圆	< ellipse >	cx:椭圆心横坐标，cy:椭圆心纵坐标，rx:椭圆x轴方向半径，ry:椭圆y轴方向半径
直线	< line >	x1，y1:起点，x2，y2:终点
折线	< polyline >	每两个点以空格配对为一个坐标点，逗号隔开形成坐标集合。连成折线。
多边形	< polygon >	类似折线，不同的是，最后一个点会自动闭合第一个点，形成闭环。

2-4.symbol标签
symbol 标签是我们直播团队 icon 管理平台实现的核心技术点，它的作用说白话点就是相当于是一个元件，放在我们的工具箱里，就像下面这样：

[工具箱]

放一份就可以无限引用。当它在工具箱里时，我们是看不到它的（页面不会渲染它），只有我们使用了标签对其进行实例引用时，我们才可以在页面上看到它：

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我们使用 + 的组合，来实现svg雪碧图，是不是觉得很easy。
有的同学会有疑问，symbol 标签和 g 标签，放在 defs 里仿佛都是在定义一个可复用的模块，那么两者之间有什么区别呢？在我的理解里，symbol 相对于g 标签最大的不同在于 symbol 可以给可复用代码块增加视图属性和视口属性。方便在服用的时候直接调整到合适的运用(打印)尺寸。
三、svg 动画及其运用 3-1.svg 动画概要

其实关于 SVG 动画，要说的有很多，本文我们主要说一下 SVG 动画的一些基本属性和运用技巧
1、SMIL 驱动
2、JavaScript 驱动
3、CSS 驱动

技术	描述	备注
SMIL	很强大且纯粹的标签化动画	虽然 Chrome 45以后弃用了SMIL，但是依然支持，各大浏览器的支持度都挺好的
CSS	CSS 还只能实现简单的动画	offset-path 的兼容性很差。css 动画不适合做交互性很强的动画
JavaScript	复杂动画就要用到 JS 了，包括世面上的一些 SVG 动画库，也都是 JS 去实现的	-

SVG 是基于 XML 的矢量图形描述语言，可以近似理解成 HTML，所以能和 JS 以及 CSS 进行交互。特别是 CSS，我们可以使用 CSS3 来对 SVG 做动画处理。但是要记住的是仅当 HTML 内联包含 SVG 文件时,我们才可以使用 CSS 对其做样式开发。本文我们针对平时 CSS3 + HTML不容易实现，而利用 SVG 可以快速简便实现的几种场景做相应介绍
3-2.SVG 动画实践

1、直线的变化
2、path 路径实现图形的平滑变幻
3、描边动画
4、指定轨迹运动

3-2-1、直线的变化下面这张图是一个 GIF 的 icon,体积大约是 156KB,压缩之后。

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如果我们用 SVG 去实现的话。应该怎么做呢。我们分为以下两种方式，亲测兼容性都 OK
CSS+SVG 实现的代码实践
基于 SMIL 实现的代码实践

总结&说明：

知识点1：
SVG 中有很多属性我们是可以用 CSS 去描述的。在基于 CSS 动画三剑客（animation, transform, transition）的基础上。我们对一些属性进行控制，就达到我们想要的动画效果。下面两点值得说明：

transform：transform 有两种用法，一个是在 SVG 标签里写的 transform 属性、另一种是在 CSS 文件里写的 transform，他们有着本质的区别。

rect { transform: rotate(45deg) } /** 行内的 transform 属性，他的执行基点是在我们 svg 元素的左上角也就是 svg 的坐标原点。**/ /** 而 CSS 的 transform 原点则在元素本身的中心点。**/

CSS可描述属性：很多文章告诉我们 CSS 可以控制 SVG 去做动画，但是实际开发过程中我们会更想知道，到底哪些属性我们可以做css控制，这里给大家列出一些常用属性并且可以放心使用的属性
| CSS 可控属性名 |可实现场景
| --- | --- |
| 理论上所有的显示属性，都可以使用 CSS 控制包括：比如 stroke-width、color、fill 等等 SVG 的显示属性|大部分的显示样式动态变化
|x|我们知道矩形有 x、y 属性，其含义是起始点，控制 x，我们可以动态控制矩形的X轴位移
|y|控制 y，我们可以动态控制矩形的 Y 轴向位移
|cx|这是一个圆形，控制 cx 可以控制圆形(或者椭圆)的 X 轴位移|
|cy|控制 cy 可以控制圆形(或者椭圆)的 Y 轴位移
|r|r 是圆的半径，控制 r 可以控制圆形的大小
|rx|rx 是椭圆的 X 轴方向半径，控制 rx 可以控制椭圆的大小
|ry|ry 是椭圆的 Y 轴方向半径，控制 ry 可以控制椭圆的大小
|d|path 标签的 d 属性，控制 d 的路径信息，可以控制图形的变幻（d 属性在 safari 上是不支持 css 描述的。我们下文会详细的说明）|
|PS:如果各位看官们在日常开发中，不清楚该属性是否可以通过 css 去控制，这边给大家提供一个查询链接|不支持 CSS 控制的 SVG 相关属性

知识点2：可以利用 SMIL 对 SVG 做动画处理，举个例子，同样的动画效果，下面这段代码不用 CSS 也可以实现

export default function App() { return ({[1, 2, 3, 4, 5].map((it, index) => ( ))}); }

那么
什么是 SVG 的 SMIL 呢？

这里不想再对其做大篇幅的赘述，因为网上有很多文章都已经说得比较详细了[SMIL 动画指栏](https://css-tricks.com/guide-svg-animations-smil/)、[SVG SMIL animation 动画详解](https://www.zhangxinxu.com/wordpress/2014/08/so-powerful-svg-smil-animation/)。本文更想和大家交流的是在SMIL驱动和CSS驱动如何做选择的问题。

虽然说早在 Chrome 45,chrome 就已经官宣要弃用 SMIL，但是到目前位置，各大浏览器厂商对它的支持度是这样的

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Chrom 宣布弃用 SMIL 是因为要支持 CSS Animation 与 Web Animation 的发展，所以我们可以理解为当前是在一个过渡状态，确实有一些暂时CSS 还没法支持或者支持度很差的动画效果，SMIL 可以轻松完成。但是基于 web 动画技术发展的大趋势，还是建议我们 SVG 动画实现方案的选择优先级是CSS 驱动 -> JS 驱动（我们可以采用一些框架，文末会给大家推荐一些好用的框架） -> SMIL 驱动
3-2-2、path 路径的变化(图形平滑变化)

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CSS+SVG 实现的代码实践 Logo 变化
基于 SMIL 实现的代码实践 Logo 变化
CSS+SVG 实现的代码实践播放暂停
基于 SMIL 实现的代码实践播放暂停

总结&说明：

知识点1：
通过对 d 属性的控制，我们可以实现很多动画效果，对于 d 属性的控制目前有两种方式，一种是通过 CSS 控制，另一种是通过 SMIL 控制，但是目前由于 safari 不支持用 CSS 来描述标签的 d 属性。所以在实现这种平滑的形状变形效果上不推荐使用 CSS。更加推荐使用SMIL或者第三方库去实现
基于 CSS：

path { transition: ease all 0.3s; // 就像对dom一样的对待svg&.play { //这里是播放状态下的路径 d: path("M 12,26 18.5,22 18.5,14 12,10 z M 18.5,22 25,18 25,18 18.5,14 z"); }&.pause { //这里是播放状态下的路径 d: path( "M 12,26 16.33,26 16.33,10 12,10 z M 20.66,26 25,26 25,10 20.66,10 z" ); } }

基于 SMIL(即通过实现对 d 属性的动态控制)：

const pathMap = { from: "M 12,26 16.33,26 16.33,10 12,10 z M 20.66,26 25,26 25,10 20.66,10 z", to: "M 12,26 18.5,22 18.5,14 12,10 z M 18.5,22 25,18 25,18 18.5,14 z" };

以上两个 path 路径的切换，就可以带来这种平滑过渡的效果。

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知识点2：
我们看到的图形变幻，都需要遵循一个原则就是点数对齐原则，什么意思呢？我们可以看下面的demo，五角星到 10 边形(多边形画的不好，抱歉...)。，都是 10 个控制点到 10 个控制点的过度。所以效果平滑

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而下图的 10 个点到 3 个点就没有这种平滑的过渡效果了(当然现在很多的 SVG 动画框架已经解决了这个问题。见文末的框架推荐 )

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3-2-3、描边动画的应用

CSS+SVG 实现的代码实践-星环
CSS+SVG 实现的代码实践- LOGO 描边
基于 SMIL 实现的代码实践-进度环

总结&说明：

知识点1：
类似的描边动画我们可以拿来做很多效果，比如各种形状的进度条、比如文字的描边、比如霓虹灯流水灯光等等流动动画效果。而描边动画的核心点就在于 SVG 的两个显示属性分别是 stroke-dasharray、stroke-dashoffset，我们上文说了，几乎所有的显示属性都可以用 CSS 去控制，所以这种动画，建议使用 CSS 去开发。

属性	值举例	描述	支持范围
stroke-dasharray	1 3 4 4	它的值是一个序列，可以传入多个值，分别指定描边短线的长度和描边线间距，多个值依次循环，如果传入3个值，类似于 stroke-dasharray: 1,2,3。则会自动复制一份再生效	`, , , , , , , , , , , , , , ,`
stroke-dashoffset	10	描边线段的起始位置距离图形绘制起点的偏移量。正负值可以决定顺时针还是逆时针走向	跟stroke-dasharray一致

设想一个场景，一个倒计时需要从 100 到 0，对应的视觉效果也就是从全描边到无描边。那么我们初始状态将 stroke-dasharray 的第一个值设为 2πr (周长)，第二个值设也设为 2πr (周长)。那么我们会得到一个整圆。

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这时如果我们把圆展开就能看到这样的场景

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所以要实现进度的动态变化其实有两种方案
第一种是将stroke-dasharray的第一个值从2πr(周长)调整到0。原展开图中的黑色部分没有了（可以理解为变成了一个点如下图，看不见了），只剩下虚线部分是空白间隙了。
第二种是将stroke-dashoffset的值从0调整到-2πr（或者增加到2πr）。对比第一张图成下图的样子

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知识点2：
在实际开发中，我们会遇到一些比较复杂的图形需要做描边，这个时候我们没办法去得到它的周长是多少，这时候分两种场景处理。一种是在CSS里我们可以将stroke-dasharray的第二个值设置成一个非常大的数字，然后再去调整第一个值比如：

path { stroke-dasharray: 0(调整到合适的值) 99999999999999 }

如果在js里我们需要动态去获取周长的话，SVG提供了原生的api可以去获取path的周长。

const inPath = document.getElementById("inner-path"); console.log(inPath.getTotalLength());

ps：有些资料说该方法只能用于，但是笔者亲测了在safair和chrome上，基本可以支持所有的基础图形以及，但是不支持，浏览器会报not a function。
既然说到了getTotalLength(),那么顺带说下getPointAtLength()。getPointAtLength，顾名思义就是根据距离获取点坐标。意思就是根据到起始点的距离，获取该指定距离对应的点的坐标。坐标系原点为该图形的起始点。在一些指向型的动画上我们可能会运用到这个api。
3-2-4、轨迹运动动画的应用

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基于SMIL实现的代码实践-轨迹运动

总结&说明：

{/* 我们将整个飞机图形元件用g标签包起 */} {/* 然后在这里，我们利用animateMotion，去做这个轨迹运动 */}

这里我们用到了SMIL里的，animateMotion里的path属性，我们也可以像这样去使用

实际生产中，我们这种轨迹运动的需求，是建议使用SMIL去实现的，当然CSS也是有实现方案的《使用CSS offset-path让元素沿着不规则路径运动》。但是CSS的兼容实在不敢恭维，劝退一波。
四、写在最后 1、建议将CSS动画用于无变形的过渡或简单动画。尤其是在硬件加速时。CSS不需要加载其他资源（一般指三方库），并且悬停时的小变换可以为交互带来更好的效果。特别是当你不需要3d、物理体感、或进行大量堆叠动画效果时建议选用CSS。另外，CSS方便调试也是很大的一个优势。
2、对于较长的动画，开发时会变得非常复杂且需要花精力去调试，而CSS调整时间尺度很困难，尤其是当你需要操纵一些细微帧时，个人觉得SMIL更合适做有序的，复杂的堆叠动画群的场景。
3、对于变形的动画，建议使用SMIL或者第三方库。推荐的比较优秀的三方库有以下几个。
| 库名 | 描述|
| --- | --- |
| GSAP | 全称是GreenSock Animation Platform，以前流行用 flash 的时候，GSAP就叱咤江湖的存在，GSAP有两个版本一个是 flash 版本，一个是 javascript 版本，也就是我们说的 GSAP js。GSAP 速度快。GSAP专门优化了动画性能，使之实现和css一样的高性能动画效果；轻量与模块化；|
| Snap.svg、SVG.js、Velocity.js | 这三个库一直会被开发者拿来对比，基本上会用jQuery，就会使用这三个库，也就是说入手友好，Snap.svg 更偏向于支持现代浏览器，所以它的体量也会小一些。对比 Snap.svg 来看 SVG.js ，SVG.js 的写法更加的清晰，使用时会有更好的体验，且自称提供接近完整的 SVG 规范覆盖。Snap.svg 风格就更像一个侠客，写起来会很潇洒但是不好读，Velocity 也很强大，简单易用、高性能、功能丰富 |
| anime.js | anime.js 虽然功能没有 GASP 强大，但是体积很乐观，gzip压缩完只有9kb左右，满足日常需求开发还是足够的 |
| D3 | Data-Driven Documents 顾名思义，更加适合用于创建数据可视化图形场景去使用|
4、如何使用 SMIL 进行硬件加速，使用代替，并设置 x、y、z 值（z 为 0）。原理与 CSS 类似，这会将元素移到它自己的层，从而在其发生运动时不会重新绘制。
参考资料