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:
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:
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:
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):
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:
如何实现圆环的弧长?
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:
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
:
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:
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:
然后利用 calc
将写死的数值改为根据 CSS 变量动态计算:
SVG 中的 stroke-dasharray
也调整为根据 CSS 变量动态计算:
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:
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:
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:
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:
受《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 --percent
的 opacity
属性即可解决这个问题:
当
--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:
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。
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:
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:
在圆环进度条中,这里的 var(--percent) / 100
与 α / 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:
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:
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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