CSS中新型类型化对象模型的JavaScript交互API介绍

原文: Working with the new CSS Typed Object Model

0. 前言

现在，CSS 拥有一个适当的基于对象的 API 来处理 JavaScript 中的值。

el.attributeStyleMap.set('padding', CSS.px(42));
const padding = el.attributeStyleMap.get('padding');
console.log(padding.value, padding.unit); // 42, 'px'

手动拼接字符串和各种奇怪错误的日子已经结束了！

注：Chrome 66 为 CSS 属性的一个子集增加了 CSS Typed Object Model 的支持。

1. 介绍

1.1 旧的 CSSOM

这些年 CSS 一直有对象模型（CSSOM）。事实上，每当你在 JavaScript 中读/写 .style 时，你都在使用它：

// Element styles.
el.style.opacity = 0.3;
typeof el.style.opacity === 'string' // Ugh. A string!?

// Stylesheet rules.
document.styleSheets[0].cssRules[0].style.opacity = 0.3;

1.2 新的 CSS Typed OM

作为 Houdini 工作的一部分，新的 CSS 类型对象模型（Typed OM），通过给 CSS 值添加类型、方法和适当的对象模型来进行扩展。值不再是字符串，而是作为 JavaScript 对象的值，用于提升 CSS 的性能和更加合理的操作。

你可以不使用 element.style，而是通过新的 .attributeStyleMap 属性来获取元素和 .styleMap 属性来获取样式表规则。两者都返回一个 StylePropertyMap 对象。

// Element styles.
el.attributeStyleMap.set('opacity', 0.3);
typeof el.attributeStyleMap.get('opacity').value === 'number' // Yay, a number!

// Stylesheet rules.
const stylesheet = document.styleSheets[0];
stylesheet.cssRules[0].styleMap.set('background', 'blue');

因为 StylePropertyMaps 是类似 Map 的对象，所以它们支持所有常见的操作（get/set/keys/values/entries），处理起来更加灵活高效：

// All 3 of these are equivalent:
el.attributeStyleMap.set('opacity', 0.3);
el.attributeStyleMap.set('opacity', '0.3');
el.attributeStyleMap.set('opacity', CSS.number(0.3)); // see next section
// el.attributeStyleMap.get('opacity').value === 0.3

// StylePropertyMaps are iterable.
for (const [prop, val] of el.attributeStyleMap) {
  console.log(prop, val.value);
}
// → opacity, 0.3

el.attributeStyleMap.has('opacity') // true

el.attributeStyleMap.delete('opacity') // remove opacity.

el.attributeStyleMap.clear(); // remove all styles.

请注意，在第 2 个示例中，opacity 设置为字符串（'0.3'），但稍后回读属性时会返回一个数字。

如果给定的 CSS 属性支持数字，Typed OM 将接受一个字符串作为输入，但总是返回一个数字！旧 CSSOM 和新 Typed OM 之间的类比就如同 .className 的一步一步发展，最终有了自己的 API .classList。

2. 优点

那么 CSS Typed OM 试图解决什么问题？看一下上面的例子（以及本文的其余部分），您可能会认为 CSS Typed OM 比旧的对象模型冗长得多。我同意！

在您放弃 Typed OM 之前，请考虑它带来的一些主要特性：

更少的bug。例如数字值总是以数字形式返回，而不是字符串。

el.style.opacity += 0.1;
el.style.opacity === '0.30.1' // dragons!

算术运算和单位转换。在绝对长度单位（例如 px -> cm）之间进行转换并进行基本的数学运算。
数值范围限制和舍入。Typed OM 通过对值进行范围限制和舍入，以使其在属性的可接受范围内。
更好的性能。浏览器必须做更少的工作序列化和反序列化字符串值。现在，对于 CSS 值，引擎可以对 JS 和 C++ 使用相似的理解。Tab Akins 已经展示了一些早期的性能基准测试，与使用旧的 CSSOM 和字符串相比，Typed OM 的运行速度快了 ~30%。这对使用 requestionAnimationFrame() 处理快速 CSS 动画可能很重要。crbug.com/808933 可以追踪 Blink 的更多性能演示。
错误处理。新的解析方法带来了 CSS 世界中的错误处理。
“我应该使用骆驼式的 CSS 名称还是字符串呢？” 你不再需要猜测名字是骆驼还或字符串（例如 el.style.backgroundColor vs el.style['background-color']）。Typed OM 中的 CSS 属性名称始终是字符串，与您实际在 CSS 中编写的内容一致:)

3. 浏览器支持和功能检测

Typed OM 跟随 Chrome 66 发布，Firefox 也正在开发中。Edge 已经显示出支持的迹象，但尚未将其添加到他们的 platform dashboard。

注意：现在 Chrome 66+ 仅支持 CSS 属性的一个子集。

对于功能检测，您可以使用如下代码：

if (window.CSS && CSS.number) {
  // Supports CSS Typed OM.
}

4. API 基础

4.1 访问样式

在 CSS Typed OM 中，值和单位是分开的。获取样式返回一个 CSSUnitValue，包含 value 和 unit：

el.attributeStyleMap.set('margin-top', CSS.px(10));
// el.attributeStyleMap.set('margin-top', '10px'); // string arg also works.
el.attributeStyleMap.get('margin-top').value  // 10
el.attributeStyleMap.get('margin-top').unit // 'px'

// Use CSSKeyWorldValue for plain text values:
el.attributeStyleMap.set('display', new CSSKeywordValue('initial'));
el.attributeStyleMap.get('display').value // 'initial'
el.attributeStyleMap.get('display').unit // undefined

4.2 计算样式

Computed styles 已经从 window 移动到了 HTMLElement，新的方法是 computedStyleMap()：

旧的CSSOM

el.style.opacity = 0.5;
window.getComputedStyle(el).opacity === "0.5" // Ugh, more strings!

新 Typed OM

el.attributeStyleMap.set('opacity', 0.5);
el.computedStyleMap().get('opacity').value // 0.5

注：window.getComputedStyle() 和 element.computedStyleMap() 有一个不同点，前者返回解析后的值，而后者返回计算后的值。例如，Typed OM 保留百分比值（width: 50%），而 CSSOM 将其解析为长度（例如 width: 200px）。

数值范围限制/舍入

新对象模型的一个很好的功能是对计算样式值进行自动范围约束或舍入。举一个例子，假设你尝试为 opacity 设置一个超出可接受范围 [0,1] 的值。Typed OM 将把计算样式时的值限定为 1：

el.attributeStyleMap.set('opacity', 3);
el.attributeStyleMap.get('opacity').value === 3  // val not clamped.
el.computedStyleMap().get('opacity').value === 1 // computed style clamps value.

同样，设置 z-index:15.4 舍入值是一个整数 15。

el.attributeStyleMap.set('z-index', CSS.number(15.4));
el.attributeStyleMap.get('z-index').value  === 15.4 // val not rounded.
el.computedStyleMap().get('z-index').value === 15   // computed style is rounded.

5. CSS 数值

数字由 Typed OM 中 CSSNumericValue 对象的两种类型来表示：

CSSUnitValue – 包含单个单位类型（例如 "42px"）的值。
CSSMathValue – 包含多个值/单位的值，如数学表达式（例如 "calc(56em + 10%)"）。

5.1 单位值

简单的数值（"50%"）由 CSSUnitValue 对象表示。尽管你可以直接创建这些对象（new CSSUnitValue(10, 'px')），但大部分时间你应该使用 CSS.* 工厂方法：

const {value, unit} = CSS.number('10');
// value === 10, unit === 'number'

const {value, unit} = CSS.px(42);
// value === 42, unit === 'px'

const {value, unit} = CSS.vw('100');
// value === 100, unit === 'vw'

const {value, unit} = CSS.percent('10');
// value === 10, unit === 'percent'

const {value, unit} = CSS.deg(45);
// value === 45, unit === 'deg'

const {value, unit} = CSS.ms(300);
// value === 300, unit === 'ms'

注意：如示例所示，这些方法可以传递一个 Number 或 String 类型的数字。

请参阅规范以获取完整的 CSS.* 方法列表。

5.2 数学值

CSSMathValue 对象表示数学表达式并且通常包含多个值/单位。在常见的例子是创建一个 CSS calc() 表达，但也有一些方法对应所有的 CSS 函数： calc()，min()，max()。

new CSSMathSum(CSS.vw(100), CSS.px(-10)).toString(); // "calc(100vw + -10px)"

new CSSMathNegate(CSS.px(42)).toString() // "calc(-42px)"

new CSSMathInvert(CSS.s(10)).toString() // "calc(1 / 10s)"

new CSSMathProduct(CSS.deg(90), CSS.number(Math.PI/180)).toString();
// "calc(90deg * 0.0174533)"

new CSSMathMin(CSS.percent(80), CSS.px(12)).toString(); // "min(80%, 12px)"

new CSSMathMax(CSS.percent(80), CSS.px(12)).toString(); // "max(80%, 12px)"

嵌套表达式

使用数学函数来创建更复杂的值会让人有点困惑。以下是一些可帮助您入门的示例。我添加了额外的缩进以使它们更易于阅读。

calc(1px - 2 * 3em) 将被构造为：

new CSSMathSum(
  CSS.px(1),
  new CSSMathNegate(
    new CSSMathProduct(2, CSS.em(3))
  )
);

calc(1px + 2px + 3px) 将被构造为：

new CSSMathSum(CSS.px(1), CSS.px(2), CSS.px(3));

calc(calc(1px + 2px) + 3px) 将被构造为：

new CSSMathSum(
  new CSSMathSum(CSS.px(1), CSS.px(2)),
  CSS.px(3)
);

5.3 算术运算

CSS Typed OM 最有用的功能之一是可以对 CSSUnitValue 对象执行数学运算。

5.3.1 基本操作

基本操作（add/sub/mul/div/min/max）受支持：

CSS.deg(45).mul(2) // {value: 90, unit: "deg"}

CSS.percent(50).max(CSS.vw(50)).toString() // "max(50%, 50vw)"

// Can Pass CSSUnitValue:
CSS.px(1).add(CSS.px(2)) // {value: 3, unit: "px"}

// multiple values:
CSS.s(1).sub(CSS.ms(200), CSS.ms(300)).toString() // "calc(1s + -200ms + -300ms)"

// or pass a `CSSMathSum`:
const sum = new CSSMathSum(CSS.percent(100), CSS.px(20)));
CSS.vw(100).add(sum).toString() // "calc(100vw + (100% + 20px))"

5.3.2 转变

绝对长度单位可以转换为其他单位长度：

// Convert px to other absolute/physical lengths.
el.attributeStyleMap.set('width', '500px');
const width = el.attributeStyleMap.get('width');
width.to('mm'); // CSSUnitValue {value: 132.29166666666669, unit: "mm"}
width.to('cm'); // CSSUnitValue {value: 13.229166666666668, unit: "cm"}
width.to('in'); // CSSUnitValue {value: 5.208333333333333, unit: "in"}

CSS.deg(200).to('rad').value // "3.49066rad"
CSS.s(2).to('ms').value // 2000

5.3.3 等值判断

const width = CSS.px(200);
CSS.px(200).equals(width) // true

const rads = CSS.deg(180).to('rad');
CSS.deg(180).equals(rads.to('deg')) // true

6. CSS transform 值

使用 CSSTransformValue 可以创建 CSS 变换，参数为 transform 值组成的数组（例如 CSSRotate，CSScale，CSSSkew，CSSSkewX， CSSSkewY）。作为一个例子，假设你想重新创建这个 CSS：

{
transform: rotateZ(45deg) scale(0.5) translate3d(10px,10px,10px);
}

翻译成 TypedOM：

const transform =  new CSSTransformValue([
  new CSSRotate(CSS.deg(45)),
  new CSSScale(CSS.number(0.5), CSS.number(0.5)),
  new CSSTranslate(CSS.px(10), CSS.px(10), CSS.px(10))
]);

除了它的冗长（lolz！）之外，CSSTransformValue 还有一些很酷的功能。它具有区分二维和三维变换的布尔属性以及 .toMatrix() 返回 DOMMatrix 变换表示的方法：

new CSSTranslate(CSS.px(10), CSS.px(10)).is2D // true
new CSSTranslate(CSS.px(10), CSS.px(10), CSS.px(10)).is2D // false
new CSSTranslate(CSS.px(10), CSS.px(10)).toMatrix() // DOMMatrix

例如：动画立方体

我们来看一个使用变换的实例。我们将使用 JavaScript 和 CSS transform 来为多维数据集制作动画。

const rotate = new CSSRotate(0, 0, 1, CSS.deg(0));
const transform = new CSSTransformValue([rotate]);

const box = document.querySelector('#box');
box.attributeStyleMap.set('transform', transform);

(function draw() {
  requestAnimationFrame(draw);
  transform[0].angle.value += 5; // Update the transform's angle.
  // rotate.angle.value += 5; // Or, update the CSSRotate object directly.
  box.attributeStyleMap.set('transform', transform); // commit it.
})();

请注意：

数值(Numerical value)意味着我们可以直接使用数学方法增加角度！
不需要操作 DOM 或者在每一帧都读取当前的值（例如使用 box.style.transform=\rotate(0,0,1,${newAngle}deg)`），通过更新底层CSSTransformValue` 数据对象来驱动动画，从而提高性能。

演示

下面，如果您的浏览器支持 Typed OM，您会看到一个红色的立方体。当您将鼠标悬停在该立方体上时，该立方体开始旋转。动画由 CSS Typed OM 提供支持！

原始演示网址：https://google-developers.appspot.com/web/updates/2018/03/cssom_3edd8758d426a5c660a968b554e374a6.frame（需科学上网）
备份地址: https://justjavac.com/demo/cssom.html

7. CSS 自定义属性值

CSS 在 Typed OM 中 var() 成为一个 CSSVariableReferenceValue 对象。它们的值被解析为 CSSUnparsedValue 因为它们可以采用任何类型（px，%，em，rgba() 等）。

const foo = new CSSVariableReferenceValue('--foo');
// foo.variable === '--foo'

// Fallback values:
const padding = new CSSVariableReferenceValue(
    '--default-padding', new CSSUnparsedValue(['8px']));
// padding.variable === '--default-padding'
// padding.fallback instanceof CSSUnparsedValue === true
// padding.fallback[0] === '8px'

如果你想获得自定义属性的值，那么需要做一些工作：

<style>
  body {
    --foo: 10px;
  }
</style>
<script>
  const styles = document.querySelector('style');
  const foo = styles.sheet.cssRules[0].styleMap.get('--foo').trim();
  console.log(CSSNumericValue.parse(foo).value); // 10
</script>

7.1 位置值

CSS 属性的位置值采用空格分隔的 x/y，例如 object-position 由 CSSPositionValue 对象表示。

const position = new CSSPositionValue(CSS.px(5), CSS.px(10));
el.attributeStyleMap.set('object-position', position);

console.log(position.x.value, position.y.value);
// → 5, 10

7.2 解析值

Typed OM 将解析方法引入到 Web 平台！这意味着您可以在使用它之前以编程方式解析 CSS 值！这个新功能可以捕获 CSS 的早期错误和解析错误。

示例：

const css = CSSStyleValue.parse(
    'transform', 'translate3d(10px,10px,0) scale(0.5)');
// → css instanceof CSSTransformValue === true
// → css.toString() === 'translate3d(10px, 10px, 0) scale(0.5)'

解析为 CSSUnitValue：

CSSNumericValue.parse('42.0px') // {value: 42, unit: 'px'}

// But it's easier to use the factory functions:
CSS.px(42.0) // '42px'

7.3 错误处理

例子 – 检查 CSS 解析器是否符合 transform 值：

try {
  const css = CSSStyleValue.parse('transform', 'translate4d(bogus value)');
  // use css
} catch (err) {
  console.err(err);
}

8. 结论

很高兴终于有了一个更新的 CSS 对象模型。我从来没有觉得使用字符串很舒服。CSS Typed OM API 虽然有点冗长，但希望它可以减少错误和提升性能。

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