弹、弹幕，是怎样练成的？
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天下视频唯弹幕不破
作者：chenhongdong
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)。
看什么？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，那么我们就开干吧。
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>
如需要视频资源的，就点 https://pan.baidu.com/share/init?surl=p6MyTM4-kEDAw4WI1buxXQ (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},
];
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');
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 });
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return掉
if (!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
}
}
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 });
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
}
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);
}
}
todo都做了什么？
清除之前画布所有的绘制，防止绘制重叠的影响
this.clear()
渲染真正的弹幕数据 (还未实现)
this.renderBarrage()
判断是否继续渲染弹幕
this.isPaused为false时表示为播放状态
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);
}
}
todo都做了什么？
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
初始化弹幕
canvas是按照字号基线来展示字体的，如果小于这个字号大小
如果大于了画布高度 - 字号大小
this.y = this.fontSize
this.y = this.context.canvas.height - this.fontSize
横向x坐标起始位置都是从右边进入，即：画布的宽度
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.x = this.context.canvas.width
this.y = this.context.canvas.height * Math.random()
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
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
设置每个弹幕的x和y坐标 (起始位置)
处理弹幕超出画布区域
渲染每个弹幕
this.context.ctx.fillText(this.value, this.x, this.y)
this.context.ctx.fillStyle = this.color
this.context.ctx.font = ${this.value}px Arial
绘制文本需要设置文本的字体字号、颜色和文本的内容与坐标
字体字号api
颜色api
内容与坐标api
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
}
}
});
}
}
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
});
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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();
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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));
}
+++++++++++++++++++++++++++
}
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;
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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();
});
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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;
}
});
}
+++++++++++++++++++++++++++
}
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WebSocket和redis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);
});
});
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 = '';
}
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：下载：redishttps://pan.baidu.com/share/init?surl=3yz475G66o_OrC80_a6Ucg (提取码:svua)
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
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：https://github.com/chenhongdong/keep/tree/master/%E5%BC%B9%E5%B9%95/last 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
HTML5 Video元素介绍：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTML/Element/video
Canvas学习教程：https://www.yuque.com/airing/canvas
珠峰架构培训公开课 实现弹幕系统：https://www.bilibili.com/video/av35838421/
ES6语法学习：http://es6.ruanyifeng.com/
WebSocket学习参考：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/WebSocket
- end -
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