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用 CSS+SVG 做一个优雅的环形进度条

作者:OpenTiny社区
  • 2023-10-19
    广东
  • 本文字数:6538 字

    阅读完需:约 21 分钟

用CSS+SVG做一个优雅的环形进度条

开门见山

先上最终效果图:(Demo 传送门)



其中进度、尺寸、环宽和颜色都可以非常方便地进行控制。


核心原理:


利用两个重叠的圆环形,通过对上层圆环弧长的控制来表示进度,下层圆环则作为辅助,呈现环形进度条剩余的部分。


核心知识点:


  • SVG circle stroke-dasharray

  • 弧长公式 l = πrα/180°

  • CSS 变量

  • CSS 计数器


下面分享下具体实现过程。

实现环形

要实现环形,有多种技术可供选择,包括 Canvas、SVG,甚至 CSS + HTML 的组合。在本文中,我们使用了 SVG 方案,一来是因为 SVG 的 API 丰富,图形表现力非常强大,二来是 SVG 可以与 CSS 无缝搭配使用,实现更加强大的功能。


用 SVG 中的 circle 标签可以毫无压力的绘出一个直径 200px 的圆环:


<svg width="400" height="400">  <circle     cx="200"     cy="200"     r="100"     fill="none"     stroke="blue"     stroke-width="10" /></svg>
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我们再调整下代码,让圆环图形完美适应 SVG 容器的 200×200 大小:


<svg width="200" height="200">  <circle     cx="100"     cy="100"    r="95"    fill="none"     stroke="blue"     stroke-width="10" /></svg>
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小技巧:为了完美适应容器尺寸,我们可以将半径 r 的值设置为容器宽度的一半减去 stroke-width 大小的一半,这样做可以确保圆环不会因为溢出而被容器剪裁掉。此处 r = 200 / 2 - 10 / 2,即 (200 - 10) / 2 = 95



接着使用相同的方法绘制另一个圆环,作为辅助圆环。为了视觉效果,进度圆环应该在上层,因此在代码中,进度圆环的标签应该放在辅助圆环的后面。完成后的代码如下:


<svg width="200" height="200">  <!-- 辅助圆环 -->  <circle     cx="100"     cy="100"     r="95"     fill="none"     stroke="#ccc"     stroke-width="10" />    <!-- 进度圆环 -->  <circle     cx="100"     cy="100"     r="95"     fill="none"     stroke="blue"     stroke-width="10" /></svg>
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可以发现代码中有很多重复的属性,为了让代码更加简洁和高效,我们可以使用 CSS 将这些重复的部分提取出来,统一声明,让代码变得更加“干”(DRY):


.progress-circle {  width: 200px;  height: 200px;}
.progress-circle > circle { cx: 100px; cy: 100px; r: 95px; fill: none; stroke-width: 10px;}
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<svg class="progress-circle">  <circle stroke="#ccc" />  <circle stroke="blue" /></svg>
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实现圆环进度

上下两层的圆环已经准备好了,现在的重点是如何实现上层圆环上的进度,这个问题可以分为 2 个关键点:


  1. 如何实现圆环的弧长?

  2. 如何将进度百分比转换为圆环的弧长?


要解决第 1 个问题,这里要用到 SVG 中的 stroke-dasharray 属性,这是一个用来控制路径虚线疏密程度的属性,其值是一组描述虚线的短划线与空白间隙长度的数列。例如,如果设置 stroke-dasharray="5 2",则路径将以 5 个像素的短划线和 2 个像素的空白间隙交替显示,其中第一个数控制短划线长度,第二个数控制空白间隙长度。


stroke-dasharray 的参数值还支持多个数列,详情见 MDN 文档


很明显,这里我们需要控制圆弧的长度(即虚线中的短划线长度)来呈现进度。然而,由于虚线中的短划线是多个且重复的,仅仅改变短划线长度并不能满足我们的需求,具体情况如下图所示:



根据需求,我们只需要圆环的 一段 圆弧即可,那如何实现呢?经过多次尝试,我们发现当改变虚线中空白间隙的长度(即 stroke-dasharray 的第二个数),当这个长度超过圆环的周长时,视觉效果上圆环只剩下一条独立的圆弧了,此时我们可以通过调整第一个数来改变圆弧的长度,从而解决了上面第 1 个问题。



上面第 2 个问题暂时看起来比较棘手,因为我们很难看出 0%~100%之间的进度到底对应多长的弧长。我们继续探究,寻找规律。


根据需求,当进度百分比是 100%时,进度条的圆弧要呈现出一个圆环,此时圆弧夹角是 360°,当进度百分比是 50%时,圆弧是个半圆环,夹角是 180° 。反过来也成立:180°表示 50%,360°表示 100% 。可以看出进度百分比和角度是存在等量关系的,同时根据弧长公式 l = πrα/180°,带入角度就可以求出弧长了,至此“进度百分比 - 角度 - 弧长”三者的规律就清晰了,思路马上要通了。


l = πrα/180°

其中 l 表示弧长,π 是圆周率,r 表示半径,α 表示夹角



在实际使用中,我们是用百分数来控制弧长的,而不是用角度,所以接下来把进度百分比和弧长关联起来。


我们把弧长公式变动下,分子分母同时乘以 2,则有:


l = 2πrα/180°*2,即 l = 2πr * α/360°


同时根据前面可知进度百分比和角度存在等量关系(360° 等于 100%),所以可以得到:


l = 2πr * p/100,其中 p 为当前进度百分数。


现在,我们就可以根据进度百分比来计算出对应的弧长了。


优化细节

环形进度条通常都是从 12 点钟方向开始的,而 SVG 中默认是 3 点钟方向作为起点,所以我们给它偏转-90°进行修正:


.progress-circle {  ...  transform: rotate(-90deg);}
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另外我们发现圆弧的端点处过于生硬,给个圆角效果修饰下是个好主意。这里我们用了 SVG 中的属性 stroke-linecap


.progress-circle > circle {  ...  stroke-linecap: round;}
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当然了,动画过渡效果也可以安排上,让进度条的变化更加丝滑:


.progress-circle > circle {  ...  transition: stroke-dasharray 0.4s linear, stroke .3s;}
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组件化

环形进度条的效果虽然已经实现了,但光靠上面的那些代码还是很难复用。环形进度条的宽度、高度、半径、颜色等都是写死的,另外 stroke-dasharray 的值还得靠 JS 进行计算,再赋值给 <circle> 元素。说好的纯 CSS 实现呢?


要解决这些问题,我们需要将环形进度条组件化。


先定义一些组件全局要用到的 CSS 变量:


/* 容器 */.progress-circle {  --percent: 0;  /* 百分数 */  --size: 180px;  /* 尺寸大小 */  --border-width: 15px;  /* 环形宽度(粗细) */  --color: #7856d7;  /* 主色 */  --inactive-color: #ccc;  /* 辅助色 */}
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然后利用 calc 将写死的数值改为根据 CSS 变量动态计算:


/* 容器 */.progress-circle {  width: var(--size);  height: var(--size);  transform: rotate(-90deg);  border-radius: 50%;}
/* 进度条环形图形 */.progress-circle > circle { cx: calc(var(--size) / 2); cy: calc(var(--size) / 2); r: calc((var(--size) - var(--border-width)) / 2); fill: none; stroke-width: var(--border-width); stroke-linecap: round; transition: stroke-dasharray 0.4s linear, stroke .3s;}
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SVG 中的 stroke-dasharray 也调整为根据 CSS 变量动态计算:


<svg class="progress-circle">  <circle stroke="var(--inactive-color)" />  <circle stroke="var(--color)"    style="stroke-dasharray: calc(      2 * 3.1415 * (var(--size) - var(--border-width)) / 2 *       (var(--percent) / 100)    ), 1000"  /></svg>
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这样我们通过改变父容器的 --percent 变量就能直接控制进度条的百分比显示了。



同理,也可以改变其他内部变量来方便地控制组件的外观和尺寸。例如可以根据阈值来动态调整进度条颜色:


function changeProgress(percent) {  progressEl.style.setProperty('--percent', percent);
[ { value: 90, color: '#7c5' }, { value: 70, color: '#65c' }, { value: 50, color: '#fc3' }, { value: 0, color: '#f66' } ].find(it => { if (percent >= it.value) { progressEl.style.setProperty('--color', it.color); return true; } });}
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显示百分比文本

可以把百分比的文本显示在环形进度条的中央,增强可视化效果。有了前面的铺垫,这里只需用伪元素 + CSS 计数器就能轻松实现百分比文本显示。


由于 SVG 中不支持伪元素,所以我们加一层 HTML 标签作为主容器:


<div class="progress-circle">  <svg>    ...  </svg></div>
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然后为主容器增加伪元素,居中定位,再利用 CSS 计数器接收 --percent 变量的值:


/* 百分数文本 */.progress-circle::before {  position: absolute;  top: 50%;  left: 50%;  transform: translate(-50%, -50%);  counter-reset: progress var(--percent);  content: counter(progress) '%';  white-space: nowrap;  font-size: 18px;}
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效果如下图:


完善边界场景

上面为圆环加了 stroke-linecap: round 让描边的端点圆角化,不过却引出了一个小问题:当真实进度为 0% 时,由于端点圆角的存在,使得进度条在视觉效果上明显大于 0%,正如下图所示:



《纯CSS实现未读消息超过100自动显示为99+》一文的启发,我们为进度圆环加一个值为 --percentopacity 属性即可解决这个问题:


<div class="progress-circle">  <svg>    <circle ... />    <circle class="progress-value" ... />  </svg></div>
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.progress-value {opacity: var(--percent);}
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--percent 的值为 0 时,此处 opacity 为 0,则进度圆环完全透明不显示;当 --percent 的值大于 0 时,opacity 的值按 1 处理,则进度圆环正常显示。


扩展:仪表盘式进度条

环形进度条还有一种变体——仪表盘式进度条,顾名思义就是以仪表盘的形态显示进度,有着视觉吸引力强和易于理解的优点。下图是来自 AntDesign 的仪表盘式进度条示例:



在前面知识的基础上,我们趁热打铁再做一个仪表盘式进度条。

生成缺口

在视觉上,仪表盘式进度条相比圆环进度条最大的不同就是前者有个空白“缺口”,且缺口朝下,整体左右对称。


我们很容易能够想到用 stroke-dasharray 的第 1 个参数来生成可见的圆弧(即“缺口”以外的部分),用第 2 个参数来生成间隙(即“缺口”)。以中心夹角 90°的缺口为例,代入弧长公式(l = πrα/180°)则有:


<div class="progress-circle">  <svg>    <circle stroke="var(--inactive-color)"            style="stroke-dasharray: calc(3.1415 * var(--r) * (360 - 90) / 180),                                     calc(3.1415 * var(--r) * 90 / 180)"    />  </svg></div>
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效果如下图所示:


确定 svg 旋转角度

在不对容器做任何旋转的情况下,这个 90°缺口朝向右上角,而我们实际想要的是让缺口朝下,且整体左右对称。要达到这个目的,我们需要将 svg 容器顺时针旋转 135°,效果如下:



在实际场景中,这个“缺口”的大小是可配置的,所以我们把缺口夹角封装到主容器的 CSS 变量里,方便后续的动态计算。


.progress-circle {  ...  --gap-degree: 90;  /* 缺口夹角 */}
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当缺口夹角变成动态时,svg 容器到底需要旋转多少度才能使缺口的开口朝下,且整体左右对称呢?我们接着以 90°夹角的缺口为例来分析。从前面实践可知想要让 90°缺口朝下,且整体左右对称,则需要将 svg 容器顺时针旋转 135°,旋转后的示意图如下:



其中 ∠A = ∠B = 135°,仔细观察可发现,这里的 135°等于缺口自身夹角 90°加上 ∠A 与 ∠B 重合的夹角 45°. 显然,当缺口夹角发生变化时,此处的重合夹角需要动态计算,结合上图我们不难看出这里存在一个等式:


2 × 重合夹角 + 缺口夹角 = 180°


那么则有:


重合夹角 = (180° - 缺口夹角) / 2


结合 CSS 变量我们就可以确定 svg 容器的旋转角度,代码如下:


.progress-circle > svg {  ...  transform: rotate(    calc((var(--gap-degree) + (180 - var(--gap-degree)) / 2) * 1deg)  );}
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这样我们的进度条就能适配不同的缺口夹角了:


修正进度换算

当我们按环形进度条的方式来测试仪表盘式进度条时,发现仪表盘式进度条的进度显示有问题——实际进度百分比和进度显示不匹配,如下图所示:



其实也不难理解,我们先看一下现有进度圆环的代码部分:


<circle stroke="var(--color)"  class="progress-value"  style="stroke-dasharray: calc(2 * 3.1415 * var(--r) * (var(--percent) / 100)), 1000"/>
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在圆环进度条中,这里的 var(--percent) / 100α / 360° 是等价的,360°圆弧表示 100%进度,但在仪表盘式进度条中,360°减去缺口夹角后对应的圆弧才真正表示 100%进度。所以我们得把缺口夹角的因素换算进去,修正实际的进度显示。


我们从这个公式入手:l = 2πr * α/360°


在圆环进度条中,50%的进度对应 180°的圆弧夹角,代入公式则有:


l = 2πr * 180 / 360


如换成仪表盘式进度条,当缺口夹角为 90°时,这里的分母就是 360° - 90° = 270°。小学数学教会我们:分子分母等比变化时,其值不变,所以我们给分子也乘以分母变化的值,则有:


l = 2πr * 180 * (270 / 360) / 270


进一步分解下可得:l = πr * 180 * (270 / 180) / 270


我们把除缺口夹角外的圆弧换成 CSS 变量 --active-degree: calc(360 - var(--gap-degree));,写到进度圆环的代码中:


<circle stroke="var(--color)"  class="progress-value"  style="stroke-dasharray: calc(3.1415 * var(--r) * 180 * var(--active-degree) / 180 / var(--active-degree)), 1000"/>
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其中 (180 * var(--active-degree) / 180) / var(--active-degree) 等价于 (var(--percent) * var(--active-degree) / 180) / 100,答案已经呼之欲出了:


<circle stroke="var(--color)"  class="progress-value"  style="stroke-dasharray: calc(3.1415 * var(--r) * var(--percent) * var(--active-degree) / 180 / 100), 1000"/>
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最终效果:(Demo 传送门)


最后

利用 CSS 和 SVG 技术,我们成功地实现了一个优雅的环形进度条,这个进度条不仅能够展示进度,还能够通过 CSS 变量来调整样式满足不同的需求。希望这篇分享对大家使用 CSS 和 SVG 有所帮助,也希望大家能够在实践中不断探索和创新,做出更加实用和美观的作品。

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