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)

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>

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},
];

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？

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);
    }
}

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
   

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
     • 如果大于了画布高度 - 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、颜色和文本的内容与坐标
   • 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
                }
            }
        });
    }
}

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redis (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
• Canvas学习教程
• 珠峰架构培训公开课 实现弹幕系统
• ES6语法学习
• WebSocket学习参考