HTML5手势检测和原理

Study
mobile

先了解下手势
常用的 HTML5 手势可以分为两类，单点手势和两点手势。单点手势有 tap(单击)，double tap(双击)，long tap(长按)，swipe(挥)，move(移动)。两点手势有 pinch(缩放)，rotate(旋转)。 接下来我们实现一个检测这些手势的 js 库，并利用这个手势库做出炫酷的交互效果。
原图 by qianduan

#单击(tap)
手势检测的关键是用 touchstart，touchmove，touchend 三个事件对手势进行分解。那么怎么分解单击事件呢？

1 在 touchstart 发生时进入单击检测，只有一个接触点。因为单击事件限制为一个手指的动作。
2 没有发生 touchmove 事件或者 touchmove 在一个很小的范围(如下图)。限制 touchmove 在一个很小范围，是为了给用户一定的冗余空间，因为不能保证用户手指在接触屏幕的时候不发生轻微的位移。
原图 by qianduan

3 touchend 发生在 touchstart后的很短时间内(如下图)。这个时间段的阈值是毫秒级，用来限制手指和屏幕接触的时间。因为单击事件从开始到结束是很快的。
原图 by qianduan
有了上面的流程，就可以开始实现 tap 事件监测了。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
	_getTime() {
  return new Date().getTime();
}
_onTouchStart(e) {
    //记录touch开始的位置
    this.startX = e.touches[0].pageX;
    this.startY = e.touches[0].pageY;
    if(e.touches.length > 1) {
      //多点监测
      ...
    }else {
      //记录touch开始的时间
      this.startTime = this._getTime();
    }
 }
_onTouchMove(e) {
  ...
  //记录手指移动的位置
  this.moveX = e.touches[0].pageX;
  this.moveY = e.touches[0].pageY;
  ...
}
_onTouchEnd(e) {
  let timestamp = this._getTime();
  if(this.moveX !== null && Math.abs(this.moveX - this.startX) > 10 ||
    this.moveY !== null && Math.abs(this.moveY - this.startY) > 10) {
      ...
  }else {
    //手指移动的位移要小于10像素并且手指和屏幕的接触时间要短语500毫秒
    if(timestamp - this.startTime < 500) {
      this._emitEvent('onTap')
    }
  }
}

#双击(double tap)
和单击一样，双击事件也需要我们对手势进行量化分解。 1. 双击事件是一个手指的行为。所以在 touchstart 时，我们要判断此时屏幕有几个接触点。 2. 双击事件中包含两次独立的单击行为。理想情况下，这两次点击应该落在屏幕上的同一个点上。为了给用户一定的冗余空间，将两次点击的坐标点距离限制在10个像素以内。
原图 by qianduan
3 双击事件本质是两次快速的单击。也即是说，两次点击的间隔时间很短。通过一定的测试量化后，我们把两次单击的时间间隔设为300毫秒。
原图 by qianduan
注意双击事件中我们检测了相邻两个 touchstart 事件的位移和时间间隔 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
	_onTouchStart(e) {
  if(e.touches.length > 1) {
  ...
  } else {
    if(this.previousTouchPoint) {
      //两次相邻的touchstart之间距离要小于10，同时时间间隔小于300ms
      if( Math.abs(this.startX -this.previousTouchPoint.startX) < 10  &&
          Math.abs(this.startY - this.previousTouchPoint.startY) < 10 &&
          Math.abs(this.startTime - this.previousTouchTime) < 300) {
            this._emitEvent('onDoubleTap');
          }
    }
    //保存上一次touchstart的时间和位置信息
    this.previousTouchTime = this.startTime;
    this.previousTouchPoint = {
        startX : this.startX,
        startY : this.startY
     };
  }
}

#长按(long press)
长按应该是最容易分解的手势。我们可以这样分解：在 touchstart 发生后的很长一段时间内，如果没有发生 touchmove 或者 touchend 事件，那么就触发长按手势。

长按是一个手指的行为，需要检测屏幕上是否只有一个接触点。
如果手指在空间上发生了移动，那么长按事件取消。
如果手指在屏幕上停留的时间超过800ms，那么触发长按手势。
如果手指在屏幕上停留的时间小于800ms，也即 touchend 在 touchstart 发生后的800ms内触发，那么长按事件取消。
原图 by qianduan

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
_onTouchStart(e) {
  clearTimeout(this.longPressTimeout);
  if(e.touches.length > 1) {
  }else {
    this.longPressTimeout = setTimeout(()=>{
      this._emitEvent('onLongPress');
    });
  }
}
_onTouchMove(e) {
  ...
  clearTimeout(this.longPressTimeout);
  ...
}
_onTouchEnd(e) {
  ...
  clearTimeout(this.longPressTimeout);
  ...
}

#缩放(pinch)
缩放是一个非常有趣的手势，还记得第一代iPhone双指缩放图片给你带来的震撼吗？虽然如此，缩放手势的检测却相对简单。

缩放是两个手指的行为，需要检测屏幕上是否有两个接触点。
缩放比例的量化，是通过两次缩放行为之间的距离的比值得到，如下图。
原图 by qianduan
所以缩放的核心是获取两个接触点之间的直线距离。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
_onTouchStart(e) {
  if(e.touches.length > 1) {
    let point1 = e.touches[0];
    let point2 = e.touches[1];
    let xLen = Math.abs(point2.pageX - point1.pageX);
    let yLen = Math.abs(point2.pageY - point1.pageY);
    this.touchDistance = this._getDistance(xLen, yLen);
  } else {
    ...
  }
}

在_onTouchStart函数中获取并且保存 touchstart 发生时两个接触点之间的距离。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
_onTouchMove(e) {
  if(e.touches.length > 1) {
      let xLen = Math.abs(e.touches[0].pageX - e.touches[1].pageX);
      let yLen = Math.abs(e.touches[1].pageY - e.touches[1].pageY);
      let touchDistance = this._getDistance(xLen,yLen);
      if(this.touchDistance) {
        let pinchScale = touchDistance / this.touchDistance;
          this._emitEvent('onPinch',{scale:pinchScale - this.previousPinchScale});
          this.previousPinchScale = pinchScale;
      }
  }else {
    ...
  }
}

#旋转(rotate)
旋转手势需要检测两个比较重要的值，一是旋转的角度，二是旋转的方向(顺时针或逆时针)。 其中旋转角度和方向的计算需要通过向量的计算来获取，本文不再展开，感兴趣的同学可以查看这里。
原图 by qianduan
首先，需要获取向量的旋转方向和角度

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
	//这两个方法属于向量计算，具体原理请阅读本文最后的参考文献
_getRotateDirection(vector1,vector2) {
  return vector1.x * vector2.y - vector2.x * vector1.y;
}  
_getRotateAngle(vector1,vector2) {
  let direction = this._getRotateDirection(vector1,vector2);
  direction = direction > 0 ? -1 : 1;
  let len1 = this._getDistance(vector1.x,vector1.y);
  let len2 = this._getDistance(vector2.x,vector2.y);
  let mr = len1 * len2;
  if(mr === 0) return 0;
  let dot = vector1.x * vector2.x + vector1.y * vector2.y;
  let r = dot / mr;
  if(r > 1) r = 1;
  if(r < -1) r = -1;
  return Math.acos(r) * direction * 180 / Math.PI;
}

然后，我们在手指发生移动时，调用获取旋转方向和角度的方法。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
_onTouchStart(e) {
  ...  
  if(e.touches.length > 1) {
    this.touchVector = {
       x: point2.pageX - this.startX,
       y: point2.pageY - this.startY
     };
  }
  ...
}
_onTouchMove(e) {
  ...
  if(this.touchVector) {
        let vector = {
          x: e.touches[1].pageX - e.touches[0].pageX,
          y: e.touches[1].pageY - e.touches[0].pageY
        };
        let angle = this._getRotateAngle(vector,this.touchVector);
        this._emitEvent('onRotate',{
          angle
        });
        this.touchVector.x = vector.x;
        this.touchVector.y = vector.y;
      }
  ...
}

源码 在线demo
Share Comments