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HTML5 手势检测原理和实现
 
来源:周林 发布于: 2016-10-12
1260 次浏览     评价:      
 

前言

随着 Hybrid 应用的丰富,HTML5 工程师们已经不满足于把桌面端体验简单移植到移动端,他们觊觎移动原生应用人性化的操作体验,特别是原生应用与生俱来的丰富的手势系统。HTML5 没有提供开箱即用的手势系统,但是提供了更底层一些的对 touch 事件的监听。基于此,我们可以做出自己的手势库。

手势

常用的 HTML5 手势可以分为两类,单点手势和两点手势。单点手势有 tap(单击),double tap(双击),long tap(长按),swipe(挥),move(移动)。两点手势有 pinch(缩放),rotate(旋转)。

接下来我们实现一个检测这些手势的 javaScript 库,并利用这个手势库做出炫酷的交互效果。

移动

关于移动手势检测我们这里不再赘述。总结一下就是在每次touchmove事件发生时,把两个位移点之间的坐标位置相减,就可以了。

单击(tap)

手势检测的关键是用 touchstart,touchmove,touchend 三个事件对手势进行分解。

那么怎么分解单击事件呢?

1.在 touchstart 发生时进入单击检测,只有一个接触点。因为单击事件限制为一个手指的动作。

2.没有发生 touchmove 事件或者 touchmove 在一个很小的范围(如下图)。限制 touchmove 在一个很小范围,是为了给用户一定的冗余空间,因为不能保证用户手指在接触屏幕的时候不发生轻微的位移。

3.touchend 发生在 touchstart后的很短时间内(如下图)。这个时间段的阈值是毫秒级,用来限制手指和屏幕接触的时间。因为单击事件从开始到结束是很快的。

有了上面的流程,就可以开始实现 tap 事件监测了。

_getTime() {

return new Date().getTime();

}

_onTouchStart(e) {

//记录touch开始的位置

this.startX = e.touches[0].pageX;

this.startY = e.touches[0].pageY;

if(e.touches.length > 1) {

//多点监测

...

}else {

//记录touch开始的时间

this.startTime = this._getTime();

}

}

_onTouchMove(e) {

...

//记录手指移动的位置

this.moveX = e.touches[0].pageX;

this.moveY = e.touches[0].pageY;

...

}

_onTouchEnd(e) {

let timestamp = this._getTime();

if(this.moveX !== null && Math.abs(this.moveX - this.startX) > 10 ||

this.moveY !== null && Math.abs(this.moveY - this.startY) > 10) {

...

}else {

//手指移动的位移要小于10像素并且手指和屏幕的接触时间要短语500毫秒

if(timestamp - this.startTime < 500) {

this._emitEvent('onTap')

}

}

}

双击(double tap)

和单击一样,双击事件也需要我们对手势进行量化分解。

1.双击事件是一个手指的行为。所以在 touchstart 时,我们要判断此时屏幕有几个接触点。

2.双击事件中包含两次独立的单击行为。理想情况下,这两次点击应该落在屏幕上的同一个点上。为了给用户一定的冗余空间,将两次点击的坐标点距离限制在10个像素以内。

3.双击事件本质是两次快速的单击。也即是说,两次点击的间隔时间很短。通过一定的测试量化后,我们把两次单击的时间间隔设为300毫秒。

注意双击事件中我们检测了相邻两个 touchstart 事件的位移和时间间隔。

_onTouchStart(e) {

if(e.touches.length > 1) {

...

} else {

if(this.previousTouchPoint) {

//两次相邻的touchstart之间距离要小于10,同时时间间隔小于300ms

if( Math.abs(this.startX -this.previousTouchPoint.startX) < 10 &&

Math.abs(this.startY - this.previousTouchPoint.startY) < 10 &&

Math.abs(this.startTime - this.previousTouchTime) < 300) {

this._emitEvent('onDoubleTap');

}

}

//保存上一次touchstart的时间和位置信息

this.previousTouchTime = this.startTime;

this.previousTouchPoint = {

startX : this.startX,

startY : this.startY

};

}

}

长按(long press)

长按应该是最容易分解的手势。我们可以这样分解:在 touchstart 发生后的很长一段时间内,如果没有发生 touchmove 或者 touchend 事件,那么就触发长按手势。

1.长按是一个手指的行为,需要检测屏幕上是否只有一个接触点。

2.如果手指在空间上发生了移动,那么长按事件取消。

3.如果手指在屏幕上停留的时间超过800ms,那么触发长按手势。

4.如果手指在屏幕上停留的时间小于800ms,也即 touchend 在 touchstart 发生后的800ms内触发,那么长按事件取消。

_onTouchStart(e) {

clearTimeout(this.longPressTimeout);

if(e.touches.length > 1) {

}else {

this.longPressTimeout = setTimeout(()=>{

this._emitEvent('onLongPress');

});

}

}

_onTouchMove(e) {

...

clearTimeout(this.longPressTimeout);

...

}

_onTouchEnd(e) {

...

clearTimeout(this.longPressTimeout);

...

}

缩放(pinch)

缩放是一个非常有趣的手势,还记得第一代iPhone双指缩放图片给你带来的震撼吗?虽然如此,缩放手势的检测却相对简单。

1.缩放是两个手指的行为,需要检测屏幕上是否有两个接触点。

2.缩放比例的量化,是通过两次缩放行为之间的距离的比值得到,如下图。

所以缩放的核心是获取两个接触点之间的直线距离。

//勾股定理

_getDistance(xLen,yLen) {
return Math.sqrt(xLen * xLen + yLen * yLen);
}

这里的xLen是两个接触点x坐标差的绝对值,yLen相应的就是y坐标差的绝对值。

_onTouchStart(e) {

if(e.touches.length > 1) {

let point1 = e.touches[0];

let point2 = e.touches[1];

let xLen = Math.abs(point2.pageX - point1.pageX);

let yLen = Math.abs(point2.pageY - point1.pageY);

this.touchDistance = this._getDistance(xLen, yLen);

} else {

...

}

}

在_onTouchStart函数中获取并且保存 touchstart 发生时两个接触点之间的距离。

_onTouchMove(e) {

if(e.touches.length > 1) {

let xLen = Math.abs(e.touches[0].pageX - e.touches[1].pageX);

let yLen = Math.abs(e.touches[1].pageY - e.touches[1].pageY);

let touchDistance = this._getDistance(xLen,yLen);

if(this.touchDistance) {

let pinchScale = touchDistance / this.touchDistance;

this._emitEvent('onPinch',{scale:pinchScale - this.previousPinchScale});

this.previousPinchScale = pinchScale;

}

}else {

...

}

}

旋转(rotate)

旋转手势需要检测两个比较重要的值,一是旋转的角度,二是旋转的方向(顺时针或逆时针)。

其中旋转角度和方向的计算需要通过向量的计算来获取,本文不再展开。

首先,需要获取向量的旋转方向和角度。

//这两个方法属于向量计算,具体原理请阅读本文最后的参考文献

_getRotateDirection(vector1,vector2) {

return vector1.x * vector2.y - vector2.x * vector1.y;

}

_getRotateAngle(vector1,vector2) {

let direction = this._getRotateDirection(vector1,vector2);

direction = direction > 0 ? -1 : 1;

let len1 = this._getDistance(vector1.x,vector1.y);

let len2 = this._getDistance(vector2.x,vector2.y);

let mr = len1 * len2;

if(mr === 0) return 0;

let dot = vector1.x * vector2.x + vector1.y * vector2.y;

let r = dot / mr;

if(r > 1) r = 1;

if(r < -1) r = -1;

return Math.acos(r) * direction * 180 / Math.PI;

}

然后,我们在手指发生移动时,调用获取旋转方向和角度的方法。

_onTouchStart(e) {

...

if(e.touches.length > 1) {

this.touchVector = {

x: point2.pageX - this.startX,

y: point2.pageY - this.startY

};

}

...

}

_onTouchMove(e) {

...

if(this.touchVector) {

let vector = {

x: e.touches[1].pageX - e.touches[0].pageX,

y: e.touches[1].pageY - e.touches[0].pageY

};

let angle = this._getRotateAngle(vector,this.touchVector);

this._emitEvent('onRotate',{

angle

});

this.touchVector.x = vector.x;

this.touchVector.y = vector.y;

}

...

}

实战

好了,我们的手势系统到这里就完成了。接下来要在实战中检验这套系统是否可靠,做一个简单的图片浏览器,支持图片缩放,旋转,移动,长按。

首先,做好DOM规划,和“之前”一样,我们的事件监听机制并不直接作用在图片上,而是作用在图片的父元素上。

然后,可以开始使用上面的手势检测系统了。

render() {

return (

<Gestures onPinch={this.onPinch} onMove={this.onMove} onRotate={this.onRotate} onDoubleTap={this.onDoubleTap} onLongPress={this.onLongPress}>

<div className="wrapper" >

![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/2362670-f8b44d4b9101e8d6.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

</div>

</Gestures>

);

}

由于我们的手势系统检测的增量,因此不能直接把增量应用在对象上,而是需要把这些增量累加。以旋转为例:

onRotate(event) {

//对增量进行累加

this.angle += event.angle

this.setState({

angle:this.angle

});

}

至此,我们的手势检测就完成了。

   
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