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弹幕,是怎样练成的?

天下视频唯弹幕不破

说起弹幕看过视频的都不会陌生,那满屏充满着飘逸评论的效果,让人如痴如醉,无法自拔

最近也是因为在学习关于canvas的知识,所以今天就想和大家分享一个关于弹幕的故事

那么究竟弹幕是怎样炼成的呢? 我们且往下看(look)

什么?看效果

效果图已经呈现给各位了,那么是不是有点小激动呢?是的,感慨万分,思绪宁乱,无语凝噎

无论以后我们的工作中是否会遇到这样的需求,也请给自己一个增加技能的机会吧!!!

本次弹幕的效果,项目结构如下图所示

项目整体已经给出,那么我们就撸起袖子加油干吧。

让弹幕飞

上面我们提到了canvas的事情,所以呢,这就是制作弹幕的杀手锏了。我们利用canvas绘图来实现弹幕的功能

首先,我们先给出html的结构

// index.html文件
<div class="wrap">
    <h1>听妈妈的话 - 周杰伦</h1>
    <div class="main">
        <canvas id="canvas"></canvas>
        <video src="../source/mv.mp4" id="video" controls width="720" height="480"></video>
    </div>
    <div class="content">
        <input type="text" id="text">
        <input type="button" value="发弹幕" id="btn">
        <input type="color" id="color">
        <input type="range" id="range" max="40" min="20">
    </div>
</div>
// 引入index.js文件用来实现弹幕功能
<script src="./index.js"></script>
复制代码

如需要视频资源的,就点这里吧(提取码:tsei)

结构相对来说没什么高级的内容,主要就是写上了canvas标签还有video标签,他们才是视频网站中弹幕的绝佳拍档

那么不再卖关子了,赶紧进行主要活动吧

模拟数据

// index.js文件
let data = [
    {value: '周杰伦的听妈妈的话,让我反复循环再循环', time: 5, color: 'red', speed: 1, fontSize: 22},
    {value: '想快快长大,才能保护她', time: 10, color: '#00a1f5', speed: 1, fontSize: 30},
    {value: '听妈妈的话吧,晚点再恋爱吧!爱呢?', time: 15},
];
复制代码

数据里代表了什么:

  • value:代表弹幕的内容 (必填)
  • time:代表弹幕展现的时间 (必填)
  • color:代表弹幕文字的颜色
  • speed:代表弹幕飘过的速度
  • fontSize:代表弹幕文字的大小
  • opacity:代表弹幕文字的透明度

除了弹幕的内容和展现的时间外,其他都是可选的,模拟的数据里没有这些参数也没关系的

获取dom元素

// index.js文件
// 模拟数据
...省略

// 获取到所有需要的dom元素
let doc = document;
let canvas = doc.getElementById('canvas');
let video = doc.getElementById('video');
let $txt = doc.getElementById('text');
let $btn = doc.getElementById('btn');
let $color = doc.getElementById('color');
let $range = doc.getElementById('range');
复制代码

Canvas渲染弹幕

下面我们将用面向对象的方式来实现canvas绘制弹幕的功能,之所以选择用这种方式主要是方便复用和后续添加方法

下面我们先来创建一个CanvasBarrage类,主要用做canvas来渲染整个弹幕

在实现之前,我们先来调用一下,看看是如何创建实例的

// index.js文件
// 模拟数据
...省略
// 获取到所有需要的dom元素
...省略

// 创建CanvasBarrage类
class CanvasBarrage {
    // todo
}
// 创建CanvasBarrage实例
let canvasBarrage = new CanvasBarrage(canvas, video, { data });
复制代码

创建实例很简单,没有对象,只需要new一个就有了,哈哈。接下来,说回正事,我们赶紧完成上面代码中todo的部分,来完善CanvasBarrage类吧

实现CanvasBarrage

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    constructor(canvas, video, opts = {}) { 
        // opts = {}表示如果opts没传就设为{},防止报错,ES6语法
        
        // 如果canvas和video都没传,那就直接returnif (!canvas || !video) return;
        
        // 直接挂载到this上
        this.video = video;
        this.canvas = canvas;
        // 设置canvas的宽高和video一致
        this.canvas.width = video.width;
        this.canvas.height = video.height;
        // 获取画布,操作画布
        this.ctx = canvas.getContext('2d');
        
        // 设置默认参数,如果没有传就给带上
        let defOpts = {
            color: '#e91e63',
            speed: 1.5,
            opacity: 0.5,
            fontSize: 20,
            data: []
        };
        // 合并对象并全都挂到this实例上
        Object.assign(this, defOpts, opts);
       
       // 添加个属性,用来判断播放状态,默认是true暂停
       this.isPaused = true;
       // 得到所有的弹幕消息
       this.barrages = this.data.map(item => new Barrage(item, this));
       // 渲染
       this.render();
       console.log(this);
    }
    // 渲染canvas绘制的弹幕
    render() {
        // todo
    }
}
复制代码

我们在“得到所有的弹幕消息”那里,通过数组的map方法返回的还是个数组,不过返回的内容是一个Barrage类,这是为什么呢?

还记得之前说过么,用类的好处就是方便扩展,后续再添加方法的话可以直接在该类中添加即可。

所以我们也不推崇直接map方法里直接返回一个{}这种形式

// 不推荐
this.barrages = this.data.map(item => { item });
复制代码

说到这里我们还要先写一下Barrage这个类,不然接下来的console.log(this)会因为找不到Barrage类而报错

// index.js文件

++++++++++++++++++++++
// 创建Barrage类,用来实例化每一个弹幕元素
class Barrage {
    constructor(obj, ctx) {
        // todo
    }
}
++++++++++++++++++++++

class CanvasBarrage {
    ...省略
}
复制代码

Now,通过上面代码中的console.log(this),我们可以看到,所有挂载到this实例上的属性和原型上的方法都呈现眼前了

render一下

接着上面的CanvasBarrage类里render方法继续写,我们来把todo完成

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    constructor(canvas, video, opts = {}) {
        ...省略
        // 渲染
        this.render();
    }
    render() {
        // 渲染的第一步是清除原来的画布,方便复用写成clear方法来调用
        this.clear();
        // 渲染弹幕
        this.renderBarrage();
        // 如果没有暂停的话就继续渲染
        if (this.isPaused === false) {
            // 通过raf渲染动画,递归进行渲染
            requestAnimationFrame(this.render.bind(this));
        }
    }
    clear() {
        // 清除整个画布
        this.ctx.clearRect(0, 0, this.canvas.width, this.canvas.height);
    }
}
复制代码

todo都做了什么?

  1. 清除之前画布所有的绘制,防止绘制重叠的影响
    • this.clear()
  2. 渲染真正的弹幕数据 (还未实现)
    • this.renderBarrage()
  3. 判断是否继续渲染弹幕
    • this.isPaused为false时表示为播放状态
  4. 递归调用render
    • 通过requestAnimationFrame来递归调用render
    • 要比setInterval这样的方式好很多

渲染整个弹幕render方法就完成了,那么要继续写了,应该是刚才未实现的renderBarrage方法了

But,在此之前,我们要先写个别的,它就是Barrage类

因为还需要它来大显身手一下呢,每一个弹幕的实例都由它来制造

创建Barrage类

弹幕制造者来了,下面我们就来实现一下这个Barrage类,看它都具备哪些属性和方法,继续todo吧

// index.js文件
class Barrage {
    constructor(obj, ctx) {
        this.value = obj.value; // 弹幕的内容
        this.time = obj.time;   // 弹幕出现时间
        // 把obj和ctx都挂载到this上方便获取
        this.obj = obj;
        this.context = ctx;
    }
    // 初始化弹幕
    init() {
        // 如果数据里没有涉及到下面4种参数,就直接取默认参数
        this.color = this.obj.color || this.context.color;
        this.speed = this.obj.speed || this.context.speed;
        this.opacity = this.obj.opacity || this.context.opacity;
        this.fontSize = this.obj.fontSize || this.context.fontSize;
        
        // 为了计算每个弹幕的宽度,我们必须创建一个元素p,然后计算文字的宽度
        let p = document.createElement('p');
        p.style.fontSize = this.fontSize + 'px';
        p.innerHTML = this.value;
        document.body.appendChild(p);
        
        // 把p元素添加到body里了,这样就可以拿到宽度了
        // 设置弹幕的宽度
        this.width = p.clientWidth;
        // 得到了弹幕的宽度后,就把p元素从body中删掉吧
        document.body.removeChild(p);
        
        // 设置弹幕出现的位置
        this.x = this.context.canvas.width;
        this.y = this.context.canvas.height * Math.random();
        // 做下超出范围处理
        if (this.y < this.fontSize) {
            this.y = this.fontSize;
        } else if (this.y > this.context.canvas.height - this.fontSize) {
            this.y = this.context.canvas.height - this.fontSize;
        }
    }
    // 渲染每个弹幕
    render() {
        // 设置画布文字的字号和字体
        this.context.ctx.font = `${this.fontSize}px Arial`;
        // 设置画布文字颜色
        this.context.ctx.fillStyle = this.color;
        // 绘制文字
        this.context.ctx.fillText(this.value, thix.x, this.y);
    }
}
复制代码

todo都做了什么?

  1. 从传入的obj中取到必要的value和time
    this.value = obj.value; // 内容
    this.time = obj.time;   // 时间
    复制代码
  2. 初始化弹幕
    • 对每个弹幕所需的参数进行设置,如果obj上没有,就取默认参数
    • 计算每个弹幕的宽度
      • 由于不能直接操纵canvas画布里的元素,所以先创建一个p标签
      • p标签的宽度即为弹幕的宽 -> this.width = p.clientWidth
    • 设置每个弹幕的x和y坐标 (起始位置)
      • 横向x坐标起始位置都是从右边进入,即:画布的宽度
        • this.x = this.context.canvas.width
      • 纵向y坐标起始位置是不固定的,选在画布之内的任意位置出现
        • this.y = this.context.canvas.height * Math.random()
    • 处理弹幕超出画布区域
      • canvas是按照字号基线来展示字体的,如果小于这个字号大小
        • this.y = this.fontSize
      • 如果大于画布高度 - 字号大小
        • this.y = this.context.canvas.height - this.fontSize
  3. 渲染每个弹幕
    • 绘制文本需要设置文本的字体字号颜色和文本的内容坐标
    • 字体字号api
      • this.context.ctx.font = ${this.value}px Arial
    • 颜色api
      • this.context.ctx.fillStyle = this.color
    • 内容与坐标api
      • this.context.ctx.fillText(this.value, this.x, this.y)

以上三步就是整个Barrage类所做的事情了。Barrage这个类都已经敲完了,那么接下来开始真正的渲染步骤吧

renderBarrage才是主角

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    ...省略
    renderBarrage() {
        // 首先拿到当前视频播放的时间
        // 要根据该时间来和弹幕要展示的时间做比较,来判断是否展示弹幕
        let time = this.video.currentTime;
        
        // 遍历所有的弹幕,每个barrage都是Barrage的实例
        this.barrages.forEach(barrage => {
            // 用一个flag来处理是否渲染,默认是false
            // 并且只有在视频播放时间大于等于当前弹幕的展现时间时才做处理
            if (!barrage.flag && time >= barrage.time) {
                // 判断当前弹幕是否有过初始化了
                // 如果isInit还是false,那就需要先对当前弹幕进行初始化操作
                if (!barrage.isInit) {
                    barrage.init();
                    barrage.isInit = true;
                }
                // 弹幕要从右向左渲染,所以x坐标减去当前弹幕的speed即可
                barrage.x -= barrage.speed;
                barrage.render(); // 渲染当前弹幕
                
                // 如果当前弹幕的x坐标比自身的宽度还小了,就表示结束渲染了
                if (barrage.x < -barrage.width) {
                    barrage.flag = true; // 把flag设为true下次就不再渲染
                }
            }
        });
    }
}
复制代码

此时我们再添加一个触发弹幕的事件,让弹幕飞起来

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    ...省略
}

// 创建CanvasBarrage实例
let canvasBarrage = new CanvasBarrage(canvas, video, { data });
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 设置video的play事件来调用CanvasBarrage实例的render方法
video.addEventListener('play', () => {
    canvasBarrage.isPaused = false;
    canvasBarrage.render(); // 触发弹幕
});
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
复制代码

大家一起写到了这里,也是时候展示一下成果了,往下看

别急,让弹幕再飞一会儿

渲染弹幕的功能,我们已经完成了,接下来让我们马不停蹄的写下如何发弹幕吧。别犹豫,开撸!!!

发弹幕

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    ...省略
}
video.addEventListener('play', ...省略);

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 发送弹幕的方法
function send() {
    let value = $txt.value;  // 输入的内容
    let time = video.currentTime; // 当前视频时间
    let color = $color.value;   // 选取的颜色值
    let fontSize = $range.value; // 选取的字号大小
    let obj = { value, time, color, fontSize };
    // 添加弹幕数据
    canvasBarrage.add(obj);
    $txt.value = ''; // 清空输入框
}
// 点击按钮发送弹幕
$btn.addEventListener('click', send);
// 回车发送弹幕
$txt.addEventListener('keyup', e => {
    let key = e.keyCode;
    key === 13 && send();
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
复制代码

发弹幕相对来说还是很简单的,获取到value, time, color, fontSize之后把他们当作对象传给CanvasBarrage的add方法进行添加就好了

下面我们再写一下add方法,回到CanvasBarrage类里继续写

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    constructor() { ...省略}
    render() { ...省略 }
    renderBarrage() { ...省略 }
    clear() { ...省略 }
    +++++++++++++++++++++++++++
    add(obj) {
        // 实际上就是往barrages数组里再添加一项Barrage的实例而已
        this.barrages.push(new Barrage(obj, this));
    }
    +++++++++++++++++++++++++++
}
复制代码

完成,漂亮,看看效果吧

写到这里我们已经完成了视频网站上的弹幕功能了,可喜可贺

下面我们再来完善一下视频播放时对弹幕的播放处理吧

暂停和拖动

  • 暂停就停止渲染弹幕
// index.js文件
...省略
// 播放
video.addEventListener('play', () => {
    canvasBarrage.isPaused = false;
    canvasBarrage.render();
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 暂停
video.addEventListener('pause', () => {
    // isPaused设为true表示暂停播放
    canvasBarrage.isPaused = true;
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
复制代码
  • 回放时需要重新渲染该时刻的弹幕
// index.js文件

// 暂停
video.addEventListener('pause', () => {
    canvasBarrage.isPaused = true;
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 拖动进度条时触发seeked事件
video.addEventListener('seeked', () => {
    // 调用CanvasBarrage类的replay方法进行回放,重新渲染弹幕
    canvasBarrage.replay();
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
复制代码

让我们再次回到CanvasBarrage这个类上

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    constructor() { ...省略}
    render() { ...省略 }
    renderBarrage() { ...省略 }
    clear() { ...省略 }
    add(obj) { ...省略 }
    +++++++++++++++++++++++++++
    replay() {
        this.clear(); //先清除画布
        // 获取当前视频播放时间
        let time = this.video.currentTime;
        // 遍历barrages弹幕数组
        this.barrages.forEach(barrage => {
            // 当前弹幕的flag设为false
            barrage.flag = false;
            // 并且,当前视频时间小于等于当前弹幕所展现的时间
            if (time <= barrage.time) {
                // 就把isInit重设为false,这样才会重新初始化渲染
                barrage.isInit = false;
            } else { // 其他时间对比不匹配的,flag还是true不用重新渲染
                barrage.flag = true;
            }
        });
    }
    +++++++++++++++++++++++++++
}
复制代码

尽善尽美一下

OK,写到这里,所有关于弹幕功能的代码就全部结束了!!!如果工作中让你开发弹幕功能,你也可以在多敲几遍以上代码之后,得心应手的保证完成任务了

不过做事总是要做全套比较好,我们接下来再利用WebSocketredis来进行一下较为实战的功能吧

大家之前看到过目录结构,还有一个app.js文件其实是没有写任何东西的,那么接下来我们就开始写写看吧

WebSocket通信和redis存储

久违的app.js文件,开始动手 首先我们需要安装两个包,一个是处理服务端WebSocket通信的ws模块,另一个就是用来储存redis数据的redis模块

npm i ws redis -S

安装完成后可以继续写东西了

// app.js文件
const WebSocket = require('ws');
const redis = require('redis');
const clientRedis = redis.createClient(); // 创建redis客户端
const ws = new WebSocket.Server({ port: 9999 }); // 创建ws服务
// 用来存储不同的socket实例,区分不同用户
let clients = [];
// 监听连接
ws.on('connection', socket => {
    clients.push(socket); // 把socket实例添加到数组
    
    // 通过redis客户端的lrange方法来获取数据库中key为barrages的数据
    clientRedis.lrange('barrages', 0, -1, (err, data) => {
        // 由于redis存储的是key value类型,因此需要JSON.parse转成对象
        data = data.map(item => JSON.parse(item));
        
        // 发送给客户端,send方法传递的是字符串需要JSON.stringify
        // type为init是用来初始化弹幕数据的
        socket.send(JSON.stringify({
            type: 'init',
            data
        }));
    });
    // 监听客户端发来的消息
    socket.on('message', data => {
        // redis客户端通过rpush的方法把每个消息都添加到barrages表的最后面
        clientRedis.rpush('barrages', data);
        
        // 每个socket实例(用户)之间都可以发弹幕,并显示在对方的画布上
        // type为add表示此次操作为添加处理
        // 你可以打开两个index.html,分别发弹幕试试吧
        clients.forEach(sk => {
            sk.send(JSON.stringify({
                type: 'add',
                data: JSON.parse(data)
            }));
        });
        
    });
    // 当有socket实例断开与ws服务端的连接时
    // 重新更新一下clients数组,去掉断开的用户
    socket.on('close', () => {
        clients = clients.filter(client => client !== socket);
    });
});
复制代码

服务端的内容已经全部完事了,接下来我们再稍微改下客户端的代码,回到熟悉的index.js中

// index.js文件
class CanvasBarrage {
    ...省略
}
+++++++++++++++++++++++++++++++
// 创建CanvasBarrage实例
// let canvasBarrage = new CanvasBarrage(canvas, video, { data });
let canvasBarrage;
let ws = new WebSocket('ws://localhost:9999');

// 监听与ws服务端的连接
ws.onopen = function () {
    // 监听ws服务端发来的消息
    ws.onmessage = function (e) {
        let msg = JSON.parse(e.data); //e.data里是真正的数据
        
        // 判断如果type为init就初始化弹幕的数据
        if (msg.type === 'init') {
            canvasBarrage = new CanvasBarrage(canvas, video, { data: msg.data });
        } else if (msg.type === 'add') { // 添加弹幕数据
            canvasBarrage.add(msg.data);
        }
    }
};
+++++++++++++++++++++++++++++++

// 发送弹幕的方法
function send() {
    let value = $txt.value;
    let time = video.currentTime;
    let color = $color.value;
    let fontSize = $range.value;
    let obj = { value, time, color, fontSize };
    // 添加弹幕数据
    // canvasBarrage.add(obj);
    +++++++++++++++++++++++++++++++
    // 把添加的弹幕数据发给ws服务端
    // 由ws服务端拿到后添加到redis数据库中
    ws.send(JSON.stringify(obj));
    +++++++++++++++++++++++++++++++
    $txt.value = '';
}
复制代码

前后端都搞定了,那么我们接下来只需要连接一下redis数据库就可以了

连接redis数据库的正确方式

首先无论是windows还是mac都需要先安装一下

windows系统

windows连接redis数据库

进入下载解压好的redis目录,在命令行工具中输入以下指令建立连接

redis-server.exe redis.windows.conf
复制代码

出现如下图显示的样子就表示已经成功建立了连接

windows下的redis可视化工具(Redis Desktop Manager)

mac系统

  • mac: brew install redis
  • 连接: brew services start redis

redis数据库如果成功的连接了,那么就可以直接启动app.js的服务了,打开index.html文件,会发现可以拿到数据库里存储的弹幕数据了

好了,这下大家满足了吧,很厉害,我们每个人都可以敲出自己的弹幕了。

不断的学习会让我们一点一滴的进步下去,前端的路还很长,我们都在慢慢前行

对了,忘记重要的事情了,如果大家有什么疑问可以看下源码地址进行参考

结束了

之后一段时间打算好好的研究一下canvas绘图的知识点了,也希望在研究后可以很好的梳理一下分享给大家一起来学习

作为大前端来说,我们要学的东西实在太多了,一专多精才是王道,不负好时光,一起努力吧!谢谢大家的观看了

参考

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