CSS Paint Worklet: Uvolnění vlastních grafik pomocí Canvas API

Svět webového designu se neustále vyvíjí. Jako vývojáři neustále hledáme způsoby, jak vytvářet bohatší a poutavější uživatelské zážitky. Zatímco tradiční CSS nabízí rozsáhlou sadu nástrojů pro stylování, někdy potřebujeme něco víc – způsob, jak se vymanit z omezení předdefinovaných tvarů a efektů. Zde přicházejí na řadu CSS Paint Worklet, součást projektu Houdini. Umožňují vám definovat vlastní kreslicí funkce přímo v CSS, čímž se otevírá zcela nový svět vizuálních možností.

Co je CSS Paint Worklet?

CSS Paint Worklet je v podstatě JavaScriptový modul, který definuje funkci schopnou kreslit přímo do pozadí, okraje nebo jakékoli jiné vlastnosti, která akceptuje obrázek. Představte si to jako malý, specializovaný JavaScriptový program, který může být vyvolán vaším CSS pro malování vizuálních prvků. Toho je dosaženo pomocí Canvas API, výkonného nástroje pro vytváření 2D grafiky v prohlížeči.

Klíčovou výhodou používání Paint Worklet je výkon. Protože běží v samostatném vlákně (díky Worklet API), neblokují hlavní vlákno, což zajišťuje plynulý a responzivní uživatelský zážitek, a to i při práci se složitou grafikou.

Proč používat Paint Worklet?

• Výkon: Běží v samostatném vlákně, čímž zabraňuje blokování hlavního vlákna. To vede k plynulejším animacím a responzivnějšímu uživatelskému rozhraní, což je zásadní pro udržení vysoce kvalitního uživatelského zážitku, zejména na zařízeních s omezeným výpočetním výkonem.
• Přizpůsobení: Vytvořte jedinečné a složité návrhy, které přesahují možnosti standardního CSS. Představte si generování složitých vzorů, dynamických textur nebo interaktivních vizualizací přímo v CSS.
• Znovupoužitelnost: Definujte svou vlastní kreslicí logiku jednou a znovu ji použijte na celém webu. To podporuje udržovatelnost kódu a snižuje redundanci, čímž je vaše CSS efektivnější a snáze spravovatelné.
• Dynamické stylování: Využijte CSS vlastní vlastnosti (proměnné) k dynamickému řízení chování a vzhledu vaší malovací funkce. To vám umožní vytvářet grafiku, která reaguje na interakce uživatelů, změny dat nebo jiné dynamické faktory.

Porozumění Canvas API

Canvas API je engine, který pohání Paint Worklet. Poskytuje sadu JavaScriptových funkcí pro kreslení tvarů, obrázků, textu a dalších prvků na obdélníkové plátno. Představte si to jako prázdnou tabuli, kde můžete programově vytvořit jakýkoli vizuální prvek, který si přejete.

Zde je několik klíčových konceptů, kterým je třeba porozumět:

• Canvas Element: HTML element, kde probíhá kreslení. I když nebudete přímo vytvářet element <canvas> při používání Paint Worklet, API poskytuje základní kreslicí plochu.
• Context: Kontextový objekt poskytuje metody a vlastnosti pro kreslení. Obvykle získáte 2D vykreslovací kontext pomocí canvas.getContext('2d').
• Paths: Sekvence kreslicích příkazů, které definují tvar. Můžete vytvářet cesty pomocí metod jako moveTo(), lineTo(), arc() a bezierCurveTo().
• Styling: Ovládejte vzhled svých kreseb pomocí vlastností jako fillStyle (pro vyplňování tvarů), strokeStyle (pro ohraničení tvarů) a lineWidth.
• Transformations: Aplikujte transformace jako škálování, rotace a překlad pro manipulaci s polohou a orientací vašich kreseb.

Vytvoření vašeho prvního Paint Worklet

Projdeme si jednoduchý příklad, který ilustruje, jak vytvořit a používat Paint Worklet. Vytvoříme Worklet, který kreslí diagonální pruhovaný vzor.

1. Vytvořte soubor Worklet (striped.js)

Vytvořte nový JavaScriptový soubor s názvem `striped.js`. Tento soubor bude obsahovat kód pro náš Paint Worklet.

```javascript // striped.js registerPaint('striped', class { static get inputProperties() { return ['--stripe-color']; } paint(ctx, geom, properties) { const stripeColor = properties.get('--stripe-color').toString(); const width = geom.width; const height = geom.height; ctx.fillStyle = stripeColor || 'black'; for (let i = 0; i < width + height; i += 20) { ctx.beginPath(); ctx.moveTo(i, 0); ctx.lineTo(0, i); ctx.lineTo(0, i + 10); ctx.lineTo(i + 10, 0); ctx.closePath(); ctx.fill(); } } }); ```

Vysvětlení:

• registerPaint('striped', class { ... }): Tím se zaregistruje náš Paint Worklet s názvem 'striped'. Toto je název, který budete používat ve svém CSS pro odkaz na tento Worklet.
• static get inputProperties() { return ['--stripe-color']; }: Tím se definují CSS vlastní vlastnosti, které bude náš Worklet používat. V tomto případě používáme vlastní vlastnost s názvem `--stripe-color` pro ovládání barvy pruhů.
• paint(ctx, geom, properties) { ... }: Toto je hlavní funkce, která provádí kreslení. Přijímá tři argumenty:
  • ctx: 2D vykreslovací kontext Canvas API. Zde budete volat všechny své kreslicí metody.
  • geom: Objekt obsahující šířku a výšku prvku, který se maluje.
  • properties: Objekt StylePropertyMapReadOnly obsahující hodnoty vstupních vlastností zadané v inputProperties.
• ctx.fillStyle = stripeColor || 'black';: Nastaví barvu výplně na hodnotu CSS vlastní vlastnosti `--stripe-color`, nebo na černou, pokud vlastnost není definována.
• Smyčka for iteruje a kreslí pruhy, čímž vytváří řadu diagonálních čar.

2. Zaregistrujte Worklet ve svém HTML

Než budete moci použít Worklet ve svém CSS, musíte jej zaregistrovat pomocí JavaScriptu.

```html ```

Vysvětlení:

• Nejprve zkontrolujeme, zda API paintWorklet podporuje prohlížeč.
• Pokud ano, použijeme CSS.paintWorklet.addModule('striped.js') k registraci našeho Worklet.
• Zahrnujeme také fallback pro prohlížeče, které nepodporují Paint Worklet. To by mohlo zahrnovat použití statického obrázku nebo jiné CSS techniky k dosažení podobného efektu.

3. Použijte Worklet ve svém CSS

Nyní můžete použít funkci `paint()` ve svém CSS k aplikaci Worklet na jakýkoli prvek.

```css .striped-element { width: 200px; height: 100px; --stripe-color: steelblue; background-image: paint(striped); } ```

Vysvětlení:

• Nastavíme vlastnost background-image na paint(striped), což říká prohlížeči, aby použil náš registrovaný Worklet k malování pozadí prvku.
• Také nastavíme CSS vlastní vlastnost `--stripe-color` na `steelblue` pro ovládání barvy pruhů. Tuto hodnotu můžete změnit na jakoukoli platnou barvu CSS pro přizpůsobení vzhledu.

Pokročilé techniky

Nyní, když máte základní znalosti o Paint Worklet, prozkoumejme některé pokročilejší techniky.

Používání CSS vlastních vlastností pro dynamické stylování

Jednou z nejvýkonnějších funkcí Paint Worklet je schopnost používat CSS vlastní vlastnosti (proměnné) k dynamickému řízení jejich chování a vzhledu. To vám umožní vytvářet grafiku, která reaguje na interakce uživatelů, změny dat nebo jiné dynamické faktory.

Například byste mohli použít vlastní vlastnost k ovládání tloušťky pruhů v našem Worklet `striped`:

```javascript // striped.js registerPaint('striped', class { static get inputProperties() { return ['--stripe-color', '--stripe-thickness']; } paint(ctx, geom, properties) { const stripeColor = properties.get('--stripe-color').toString(); const stripeThickness = parseInt(properties.get('--stripe-thickness').toString(), 10) || 10; const width = geom.width; const height = geom.height; ctx.fillStyle = stripeColor || 'black'; for (let i = 0; i < width + height; i += stripeThickness * 2) { ctx.beginPath(); ctx.moveTo(i, 0); ctx.lineTo(0, i); ctx.lineTo(0, i + stripeThickness); ctx.lineTo(i + stripeThickness, 0); ctx.closePath(); ctx.fill(); } } }); ```

Poté ve svém CSS:

```css .striped-element { width: 200px; height: 100px; --stripe-color: steelblue; --stripe-thickness: 20; background-image: paint(striped); } .striped-element:hover { --stripe-thickness: 10; } ```

Tím by se pruhy ztenčily, když uživatel najede myší na prvek.

Vytváření složitých tvarů a vzorů

Canvas API poskytuje širokou škálu metod pro kreslení složitých tvarů a vzorů. Tyto metody můžete použít k vytvoření všeho od jednoduchých geometrických tvarů po složité fraktální vzory.

Například byste mohli vytvořit Paint Worklet, který kreslí šachovnicový vzor:

```javascript registerPaint('checkerboard', class { paint(ctx, geom) { const size = 20; const width = geom.width; const height = geom.height; for (let i = 0; i < width; i += size) { for (let j = 0; j < height; j += size) { if ((i / size + j / size) % 2 === 0) { ctx.fillStyle = 'black'; } else { ctx.fillStyle = 'white'; } ctx.fillRect(i, j, size, size); } } } }); ```

A poté jej použít ve svém CSS:

```css .checkerboard-element { width: 200px; height: 100px; background-image: paint(checkerboard); } ```

Implementace animací

Paint Worklet lze použít k vytváření animací aktualizací vlastních vlastností, které řídí jejich vzhled v průběhu času. K řízení těchto změn můžete použít animace CSS, animace JavaScriptu nebo dokonce Web Animations API.

Například byste mohli animovat vlastní vlastnost `--stripe-offset` a vytvořit efekt pohybujících se pruhů:

```javascript // animated-stripes.js registerPaint('animated-stripes', class { static get inputProperties() { return ['--stripe-color', '--stripe-offset']; } paint(ctx, geom, properties) { const stripeColor = properties.get('--stripe-color').toString(); const stripeOffset = parseFloat(properties.get('--stripe-offset').toString()); const width = geom.width; const height = geom.height; const stripeThickness = 20; ctx.fillStyle = stripeColor || 'black'; for (let i = -width; i < width + height; i += stripeThickness * 2) { const offset = i + stripeOffset; ctx.beginPath(); ctx.moveTo(offset, 0); ctx.lineTo(0, offset); ctx.lineTo(0, offset + stripeThickness); ctx.lineTo(offset + stripeThickness, 0); ctx.closePath(); ctx.fill(); } } }); ``` ```css .animated-stripes-element { width: 200px; height: 100px; --stripe-color: steelblue; --stripe-offset: 0; background-image: paint(animated-stripes); animation: moveStripes 5s linear infinite; } @keyframes moveStripes { from { --stripe-offset: 0; } to { --stripe-offset: 100; } } ```

Osvědčené postupy a úvahy

• Výkon: I když jsou Paint Worklet navrženy tak, aby byly výkonné, je stále důležité optimalizovat svůj kód. Vyhněte se zbytečným výpočtům a používejte efektivní kreslicí techniky. Používejte nástroje, jako je panel výkonu v Chrome DevTools, k identifikaci a řešení všech úzkých míst.
• Kompatibilita prohlížečů: Paint Worklet jsou relativně nová technologie, takže podpora prohlížečů se stále vyvíjí. Ujistěte se, že poskytujete fallbacky pro prohlížeče, které je nepodporují. Web [Can I use](https://caniuse.com/?search=paint%20api) poskytuje aktuální informace o podpoře prohlížečů.
• Organizace kódu: Udržujte svůj Worklet kód čistý a dobře organizovaný. Používejte komentáře k vysvětlení své logiky a rozdělte složité úkoly na menší, lépe zvládnutelné funkce. Zvažte použití balíčkova modulů, jako je Webpack nebo Parcel, ke správě svých závislostí a zjednodušení procesu sestavení.
• Přístupnost: Zajistěte, aby byla vaše vlastní grafika přístupná všem uživatelům. Poskytněte alternativní textové popisy pro obrázky a používejte atributy ARIA k poskytování sémantických informací o svých vlastních prvcích uživatelského rozhraní. Zvažte potřeby uživatelů se zrakovým postižením a zajistěte, aby vaše návrhy byly kompatibilní s asistenčními technologiemi.
• Zabezpečení: Protože Paint Worklet spouštějí JavaScript, mějte na paměti bezpečnostní aspekty. Vyhněte se používání nedůvěryhodných dat nebo spouštění potenciálně škodlivého kódu. Dodržujte osvědčené postupy pro bezpečné kódování, abyste chránili své uživatele před bezpečnostními zranitelnostmi. Pravidelně kontrolujte svůj kód na potenciální bezpečnostní rizika a udržujte své závislosti aktuální, abyste vyřešili všechny známé zranitelnosti.

Příklady z reálného světa

Paint Worklet se používají v různých aplikacích z reálného světa k vytváření úžasných a poutavých uživatelských zážitků.

• Interaktivní vizualizace dat: Paint Worklet lze použít k vytváření dynamických a interaktivních vizualizací dat přímo v CSS. To vám umožní vytvářet panely, grafy a grafy, které reagují na interakce uživatelů a změny dat. Zvažte příklady, jako jsou sledovače akciového trhu v reálném čase nebo interaktivní geografické mapy.
• Vlastní komponenty uživatelského rozhraní: Paint Worklet lze použít k vytváření vlastních komponent uživatelského rozhraní, které přesahují omezení standardních prvků HTML. To vám umožní vytvářet jedinečná a vizuálně přitažlivá uživatelská rozhraní, která jsou přizpůsobena vašim specifickým potřebám. Příklady zahrnují vlastní indikátory průběhu, posuvníky a tlačítka.
• Umělecké efekty: Paint Worklet lze použít k vytváření široké škály uměleckých efektů, jako jsou textury, vzory a animace. To vám umožní přidat do svých webových návrhů nádech kreativity a osobitosti. Zvažte vytváření vlastních pozadí, okrajů nebo dekorativních prvků.
• Vývoj her: Použití Canvas API v Paint Worklet otevírá cesty pro lehké herní prvky přímo ve stylu vašeho webu. Jednoduché animace nebo vizuální zpětná vazba mohou být integrovány bez velké režie JavaScriptu.

Závěr

CSS Paint Worklet jsou výkonný nástroj pro vytváření vlastních, dynamických a výkonných grafik přímo v CSS. Využitím Canvas API a spuštěním v samostatném vlákně nabízejí jedinečnou kombinaci flexibility a výkonu. Jak se podpora prohlížečů neustále zlepšuje, Paint Worklet jsou připraveny stát se stále důležitější součástí sady nástrojů pro webový vývoj.

Experimentujte s poskytnutými příklady, prozkoumejte dokumentaci Canvas API a uvolněte svou kreativitu! Možnosti jsou skutečně nekonečné.

Další studium

• MDN Web Docs: CSS Painting API
• Houdini.how: Paint API
• Smashing Magazine: An Introduction to the CSS Paint API
• Can I Use: CSS Paint API Browser Support