冬天到了，女朋友想让我的网站也下雪，我立马打开电脑撸代码…

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前言

女朋友常逛的设计网站这两天页面上多了下雪的效果，于是问我我的网站能下雪吗，作为一个程序员我一般会说实现不了，但是作为男朋友，不能说不行。

雪

雪我们可以使用span标签和css的径向渐变简单意思一下：

.snow {
  display: block;
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-image: radial-gradient(#fff 0%, rgba(255, 255, 255, 0) 60%);
  border-radius: 50%;
}

效果如下：

很多雪

一片雪是不够的，成千上万才浪漫，世界上没有两片相同的雪花，所以每片雪都有自己的大小位置速度等属性，为此先创建一个雪花类：

class Snow {
  constructor (opt = {}) {
    // 元素
    this.el = null
    // 直径
    this.width = 0
    // 最大直径
    this.maxWidth = opt.maxWidth || 80
    // 最小直径
    this.minWidth = opt.minWidth || 2
    // 透明度
    this.opacity = 0
    // 水平位置
    this.x = 0
    // 重置位置
    this.y = 0
    // 速度
    this.speed = 0
    // 最大速度
    this.maxSpeed = opt.maxSpeed || 4
    // 最小速度
    this.minSpeed = opt.minSpeed || 1
    // 浏览器窗口尺寸
    this.windowWidth = window.innerWidth
    this.windowHeight = window.innerHeight

    this.init()
  }

  // 初始化各种属性
  init () {
    this.width = Math.floor(Math.random() * this.maxWidth + this.minWidth)
    this.opacity = Math.random()
    this.x = Math.floor(Math.random() * (this.windowWidth - this.width))
    this.y = Math.floor(Math.random() * (this.windowHeight - this.width))
    this.speed = Math.random() * this.maxSpeed + this.minSpeed
  }

  // 设置样式
  setStyle () {
    this.el.style.cssText = `
      position: fixed;
      left: 0;
      top: 0;
      display: block;
      width: ${this.width}px;
      height: ${this.width}px;
      opacity: ${this.opacity};
      background-image: radial-gradient(#fff 0%, rgba(255, 255, 255, 0) 60%);
      border-radius: 50%;
      z-index: 9999999999999;
      pointer-events: none;
      transform: translate(${this.x}px, ${this.y}px);
    `
  }

  // 渲染
  render () {
    this.el = document.createElement('div')
    this.setStyle()
    document.body.appendChild(this.el)
  }
}

init方法用来生成随机的初始大小、位置、速度等属性，在浏览器窗口内new100片试试：

let snowList = []
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    let snow = new Snow()
    snow.render()
    snowList.push(snow)
}

效果如下：

动起来

雪动起来才能叫下雪，动起来很简单，不断改变x和y坐标就可以了，给snow类加个运动的方法：

class snow {
    move () {
        this.x += this.speed
        this.y += this.speed
        this.el.style.left = this.x + 'px'
        this.el.style.top = this.y + 'px'
    }
}

接下来使用requestAnimationFrame不断刷新：

moveSnow () {
    window.requestAnimationFrame(() => {
        snowList.forEach((item) => {
            item.move()
        })
        moveSnow()
    })
}

效果如下，因为速度是正数，所以整体是往右斜的：

可以看到动起来了，但是出屏幕就不见了，所以雪是会消失的对吗？要让雪不停很简单，检测雪的位置，如果超出屏幕了就让它回到顶部，修改一下move方法：

move () {
    this.x += this.speed
    this.y += this.speed
    // 完全离开窗口就调一下初始化方法，另外还需要修改一下init方法，因为重新出现我们是希望它的y坐标为0或者小于0，这样就不会又凭空出现的感觉，而是从天上下来的
    if (this.x < -this.width || this.x > this.windowWidth || this.y > this.windowHeight) {
      this.init(true)
      this.setStyle()
    }
    this.el.style.left = this.x + 'px'
    this.el.style.top = this.y + 'px'
  }
init (reset) {
    // ...
    this.width = Math.floor(Math.random() * this.maxWidth + this.minWidth)
    this.y = reset ? -this.width : Math.floor(Math.random() * this.windowHeight)
    // ...
  }

这样就能源源不断的下雪了：

优化

1.水平速度

水平和垂直方向的速度是一样的，但是看起来有点太斜了，所以调整一下，把水平速度和垂直速度区分开来：

class Snow {
  constructor (opt = {}) {
    // ...
    // 水平速度
    this.sx = 0
    // 垂直速度
    this.sy = 0
  // ...
  }

  init (reset) {
    // ...
    this.sy = Math.random() * this.maxSpeed + this.minSpeed
    this.sx = this.sy * Math.random()
  }

  move () {
    this.x += this.sx
    this.y += this.sy
    // ...
  }
}

2.左下角没有雪

因为整体向右倾斜，所以左下角大概率没有雪，这可以通过让雪随机出现在左侧来解决：

init (reset) {
  // ...
  this.x = Math.floor(Math.random() * (this.windowWidth - this.width))
  this.y = Math.floor(Math.random() * (this.windowHeight - this.width))
  if (reset && Math.random() > 0.8) {// 让一小部分的雪初始化在左侧
    this.x = -this.width
  } else if (reset) {
    this.y = -this.width
  }
  // ...
}

3.眼前的雪

随机性的选择一点雪给它较大的体积、透明度和速度，然后再使用css3的3D透视效果，把它的z轴数值调大一点，这样的感觉就好像是在眼前划过的一样：

<body style="perspective: 500;-webkit-perspective: 500"></body>
class Snow {
  constructor (opt = {}) {
    // ...
    // z轴数值
    this.z = 0
    // 快速划过的最大速度
    this.quickMaxSpeed = opt.quickMaxSpeed || 10
    // 快速划过的最小速度
    this.quickMinSpeed = opt.quickMinSpeed || 8
    // 快速划过的宽度
    this.quickWidth = opt.quickWidth || 80
    // 快速划过的透明度
    this.quickOpacity = opt.quickOpacity || 0.2
    // ...
  }

  init (reset) {
    let isQuick = Math.random() > 0.8
    this.width = isQuick ? this.quickWidth : Math.floor(Math.random() * this.maxWidth + this.minWidth)
    this.z = isQuick ? Math.random() * 300 + 200 : 0
    this.opacity = isQuick ? this.quickOpacity : Math.random()
    // ...
    this.sy = isQuick ? Math.random() * this.quickMaxSpeed + this.quickMinSpeed : Math.random() * this.maxSpeed + this.minSpeed
    // ...
  }

  move () {
    // ...
    this.el.style.transform = `translate3d(${this.x}px, ${this.y}px, ${this.z}px)`
  }
}

4.鹅毛大雪

雪花嘛，轻如鹅毛，鹅毛是怎么飘的？是不是左右摆动的飘？那我们也可以选择一部分的雪花让它跟鹅毛一样飘，左右摇摆很简单，速度一会加一会减就可以了：

class Snow {
  constructor (opt = {}) {
    // ...
    // 是否左右摇摆
    this.isSwing = false
    // 左右摇摆的步长
    this.stepSx = 0.03
    // ...
  }

  // 随机初始化属性
  init (reset) {
    // ...
    this.isSwing = Math.random() > 0.8
    // ...
  }

  move () {
    if (this.isSwing) {
      if (this.sx >= 1 || this.sx <= -1) {
        this.stepSx = -this.stepSx
      }
      this.sx += this.stepSx
    }
    // ...
  }
}

除了上述这种方法，左右摇摆还有一种方式，就是使用正弦或余弦函数，因为它们的曲线翻转90度就是左右摇摆：

我们使用正弦函数，公式为：y=sin(x)，x的值是弧度表示，只要一直增加就可以了，y的值用来修改雪花的水平方向的速度变化步长：

class Snow {
  constructor (opt = {}) {
    // ...
    // 是否左右摇摆
    this.isSwing = false
    // 左右摇摆的正弦函数x变量
    this.swingRadian = 0
    // 左右摇摆的正弦x步长
    this.swingStep = 0.01
    // ...
  }

  init (reset) {
    // ...
    this.swingStep = 0.01 * Math.random()
  }

  move () {
    if (this.isSwing) {
      this.swingRadian += this.swingStep
      this.x += this.sx * Math.sin(this.swingRadian * Math.PI) * 0.2
    } else {
      this.x += this.sx
    }
    // ...
  }
}

因为正弦函数y的值是从1变化到-1，摆动幅度太了，所以乘了个小数0.2缩小一点，想要幅度小一点，还有一个方法是不要使用整个正弦曲线，可以从中截取一个适合的区间大小，比如就让x的值在0.9π到1.1π之前变化：

class Snow {
  constructor (opt = {}) {
    // ...
    // 是否左右摇摆
    this.isSwing = false
    // 左右摇摆的正弦函数x变量
    this.swingRadian = 1// 需要改成一个中间值
    // 左右摇摆的正弦x步长
    this.swingStep = 0.01
    // ...
  }

  init (reset) {
    // ...
    this.swingStep = 0.01 * Math.random()
    this.swingRadian = Math.random() * (1.1 - 0.9) + 0.9// 也让它随机一下
  }

  move () {
    if (this.isSwing) {
      if (this.swingRadian > 1.1 || this.swingRadian < 0.9) {
        this.swingStep = -this.swingStep
      }
      this.swingRadian += this.swingStep
      this.x += this.sx * Math.sin(this.swingRadian * Math.PI)
    } else {
      this.x += this.sx
    }
    // ...
  }
}

5.下的慢一点

既然给水平加了曲线，垂直方向上是不是也可以改成非匀速呢？当然可以，区别是速度得一直是正的，不然就要出现反自然现象了，改变速度曲线同样可以使用正余弦，上面我们使用了0.9π到1.1π之间的正弦曲线，根据上图可以发现对应的余弦曲线都是负的，趋势是先慢后快，所以可以利用这一段来改变垂直方向的速度：

move () {
  if (this.isSwing) {
    if (this.swingRadian > 1.1 || this.swingRadian < 0.9) {
      this.swingStep = -this.swingStep
    }
    this.swingRadian += this.swingStep
    this.x += this.sx * Math.sin(this.swingRadian * Math.PI)
    this.y -= this.sy * Math.cos(this.swingRadian * Math.PI)// 因为速度都是负的，所以改成-
  } else {
    this.x += this.sx
    this.y += this.sy
  }
  // ...
}

6.在最上面

为了防止为页面上原本层级更高的元素遮挡，给雪花的样式加一个很大的层级：

render () {
    this.el = document.createElement('div')
    this.el.style.cssText = `
        // ...
        z-index: 9999999999999;
    `
    document.body.appendChild(this.el)
}

7.看不见我

修改了层级，所以雪花会在页面的最上层，那么可能会挡住其他元素的鼠标事件，需要禁止它响应鼠标事件：

render () {
    this.el = document.createElement('div')
    this.el.style.cssText = `
      // ...
      pointer-events: none;
    `
    document.body.appendChild(this.el)
  }

8.更好一点

使用性能更好的transform属性来做动画：

render () {
    this.el = document.createElement('div')
    this.el.style.cssText = `
        left: 0;
        top: 0;
        transform: translate(${this.x}px, ${this.y}px);
    `
    document.body.appendChild(this.el)
}
move () {
    // ...
    // this.el.style.left = this.x + 'px'
    // this.el.style.top = this.y + 'px'
    this.el.style.transform = `translate(${this.x}px, ${this.y}px)`
}

当然，最好的方式是用canvas来画。

最终效果：

下雨&雨夹雪

下完雪，接下来顺便下个雨，雨和雪差不多，都是从天上掉下来，但是雨的速度更快，通常也不会左右摇摆什么的，方向也基本是一致的，先来修改一下样式：

setStyle () {
  this.el.style.cssText = `
    // ...
    width: 1px;
    // ...
  `
}

很简单，只要把宽度写死为1就行了：

接下来把摇摆去掉：

move () {
  this.x += this.sx
  this.y += this.sy
  // ...
}

效果如下：

可以发现雨是竖着在水平移动，显然是不行的，需要让它倾斜一定的角度，和运动方向保持一致，这个也很简单，算一下斜率，水平速度除以垂直速度：

move () {
  // ...
  this.el.style.transform = `translate(${this.x}px, ${this.y}px) ${this.getRotate(this.sy, this.sx)}`
}
getRotate(sy, sx) {
  return `rotate(${sx === 0 ? 0 : (90 + Math.atan(sy / sx) * (180 / Math.PI))}deg)`
}

因为tan(θ)=sy/sx，θ=Math.atan(sy / sx)，因为雨的线段默认是从上到下垂直的，θ是代表和水平方向上的夹角，所以需要先旋转90度，再旋转夹角的度数，最后弧度转角度的公式为：角度=弧度*(180/π)。

雨和雪都实现了，让它们一起出来，就是雨夹雪了：

根据天气下雪

把上面的代码放到网站上就有下雪的效果了，另外也可以使用天气厂商的api，根据实时天气来下雪或者下雨，再实现一下太阳、乌云等效果，一个沉浸式天气就完成了，有兴趣的可自行实践。

完整代码

https://github.com/wanglin2/snow

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