【canvas】摇杆操控飞船的动画原理

先看效果：

你有没有想到王者荣耀？

固然，这个效果不是我独创的，改编于 PEP 官方的 demo。

若是在手机上查看它那个的话，能够用左手控制飞船飞行，右手点击页面发射子弹。它已经有了游戏的雏形。（另外插一句， pointerEvent 事件很是好用的，推荐）

本文将用我的思路，从头实现这个摇杆控制飞船效果，代码要比官方的清晰、好懂。

1. 整体原理

简单分析一下这个效果的原理。

页面上总共有两个组件：飞船和摇杆。

摇杆用来控制飞船的移动。它又分为两部分，杆座（底座）和杆头。鼠标按下初始化底座的位置，鼠标移动时，移动杆头的位置。

杆头与底座的相对位置，为飞船的运动提供了速度大小和方向。

计算出距离以及夹角，并选取距离的十分之一，做为飞船的速度大小。

关键代码是：

var dx = control.xHead - control.xTail
var dy = control.yHead - control.yTail
var d = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy)
ship.v = d * 0.1
ship.angle = Math.atan2(dy, dx)
复制代码

核心原理就这些。

本质上，效果核心是“控制”，所以最关键的就是要弄清楚控制器与被控制物两者变化对应关系。一旦掌握这个，剩下的就是敲敲代码啦。（说得轻巧。。）

2. 摇杆的实现

摇杆分为杆头和底座。底座是两个圆，杆头是一个圆，两者都有本身的坐标。

class Control{
  constructor() {
    this.xTail = 0
    this.yTail = 0
    this.xHead = 0
    this.yHead = 0
    this.visible  = false
  }
  draw(context) {
    if (!this.visible) return
    context.save()
    context.beginPath() 
    context.strokeStyle = "cyan"
    context.lineWidth = 6
    context.arc(this.xTail, this.yTail, 40, 0, Math.PI * 2) 
    context.stroke()
    context.beginPath()
    context.lineWidth = 2
    context.arc(this.xTail, this.yTail, 60, 0, Math.PI * 2)  
    context.stroke()
    context.beginPath()
    context.arc(this.xHead, this.yHead, 40, 0, Math.PI * 2) 
    context.stroke()
    context.restore()
  }
}
复制代码

visible 属性用来控制摇杆是否可见，底座的两个圆的半径是40和60，杆头的圆也为40。

与鼠标的交互操做，相对比较简单了。与拖拽效果的实现相似：

1. 鼠标按下，摇杆可见，更新底座和杆头的位置。
2. 鼠标移动，更新杆头的位置
3. 鼠标抬起，摇杆不能够见。

var control = new Control()
var mouse = captureMouse(canvas) // 获取鼠标的实时位置，具体参见效果的完整代码
canvas.addEventListener('mousedown', function() {
  control.xHead = control.xTail = mouse.x
  control.yHead = control.yTail = mouse.y
  control.visible = true
})
canvas.addEventListener('mousemove', function() {
  if (control.visible) {
    control.xHead = mouse.x
    control.yHead = mouse.y
  }
})
canvas.addEventListener('mouseup', function() {
  control.visible = false
})
复制代码

效果以下：

点击查看效果

3. 飞船的实现

飞船自己由两个三角形组成，一个用于表示机身，一个用于表示喷出的火焰。并有速度和角度属性，以便控制器操控。下面是部分代码：

class Ship{
  constructor() {
    this.x = 0
    this.y = 0
    this.v = 0
    this.angle = 0
    this.flag = false
  }
  draw(context) {
    context.save()
    context.translate(this.x, this.y)
    context.rotate(this.angle)
    context.beginPath()
    context.moveTo(-15, -10)
    context.lineTo(-15, 10)
    context.lineTo(10, 0)
    context.closePath()
    context.lineWidth = 2
    context.strokeStyle = "white"
    context.stroke()
    if (this.v > 0) {
      context.beginPath()
      context.moveTo(-15, -5)
      context.lineTo(-15 - this.v * (this.flag ? 1 : 3) , 0)
      context.lineTo(-15, 5)
      context.closePath()
      context.stroke()
      this.flag = !this.flag
    }
    context.restore()
  }
}
复制代码

这里使用了 translate 来实现移动，使用了 rotate 来实现旋转，当有速度时，开始喷出火焰。为了实现火焰闪烁效果，这里使用 flag 表示火焰变短仍是变长。同时，根据速度的大小决定火焰的长度，这样符合直观感受。

点击查看效果

飞船要动起来，须要根据速度和夹角更新 this.x 和 this.y，也就是要求出相应的水平速度和垂直速度。三个速度知足以下三角关系：

所以有：

var vx = this.v * Math.cos(this.angle)
var vy = this.v * Math.sin(this.angle)
this.x += vx
this.y += vy
复制代码

把上述代码添加到 draw 方法里后，飞船就飞起来了。

4. 最终效果

有了两个组件后，接下来要让两者配合起来。根据前面原理的说明，移动摇杆时，须要更新飞船的速度和角度。

canvas.addEventListener('mousemove', function() {
  if (control.visible) {
    control.xHead = mouse.x
    control.yHead = mouse.y
    var dx = control.xHead - control.xTail
    var dy = control.yHead - control.yTail
    var d = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy)
    ship.v = d * 0.1
    ship.angle = Math.atan2(dy, dx)
  }
})
复制代码

点击查看最终效果

代码里还有两点没有提到，一个是飞船飞出边界和最大速度的限制问题，两者比较简单，所以这里省略了。

感谢你看到这里，但愿有所帮助。

本文完。

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下面的内容是关于本系列的介绍。

2019年底，本人立了个flag，2020年要研究透canvas动画技术。

（图中二维码是个人惟一微信号，若有掘友想加的，麻烦备注下【掘金】哈。）

在这个系列，我想写一些常见动画知识，本文是第3篇，篇幅可能会长短不一。更多的请查看个人我的主页，或者《系列目录》。

由于篇幅问题，根据以往的经验，赞数不会太多，毕竟你们都喜欢给那种短期看不完的文章点赞。嗯，我好像也是这样。^_^

其实写文章，主要仍是给本身看的，算是自我进步的一个见证吧。抱着这种心态也许能好些。

另外关于canvas技术，我目前完整看完了3本书。算是过了基础一关。

1.《HTML5 Canvas核心技术》

2.《HTML5+JavaScript动画基础》

3.《WebGL编程指南》

本系列一些文章可能会参考里面的知识体系，对于一些属于领域共识知识，若有局部雷同，只能说：“本身凭本事学来的，怎能算抄袭。。。”。

开玩笑了，想法来源能提一句仍是要提一句的。特别喜欢《精英日课》文章里的一段话：

至于文章内容，canvas的API，本系列可能不会准备逐条介绍了，还请初学的童鞋见谅哈。MDN都有的，挺详细的。同时，文章中遇到的仍是会简单提下。主要核心是阐述一些技巧和原理层面的知识我的理解吧。另外也打算分析一些codepen上炫酷动画的实现原理，若是有时间可能会分析几个动画引擎，固然都是2D的。

再次感谢你阅读到这里。下一篇文章见。