一篇带给你运用CSS 绘制一个时钟-用canvas绘制时钟

练习 CSS 一个很好的方法就是绘制各式各样的 UI，比如这样一个时钟?

你也可以访问「文章底部原文链接」查看实际效果。

CSS 绘制这样一个布局有几个难点：

环形排列的刻度。
环形分布的数字。
自动运行的指针。

下面就来一一实现它，相信能学到很多 CSS 绘制和动画的小技巧。

一、环形排列的刻度

提到“环形”，可以想到锥形渐变 conic-gradient[2]。假设有这样一个容器。

<clock></clock>

加上一点锥形渐变。

clock{
  width: 300px;
  height: 300px;
  background: conic-gradient(#333 0 15deg, #cddc39 0deg 30deg);
}

可以得到这样的效果。

如何做出交错相间的效果呢?可以试试 repeating-conic-gradient[3]。

clock{
  /**/
  background: repeating-conic-gradient(#333 0 15deg, #cddc39 0deg 30deg);
}

效果如下：

还是看不出和刻度有啥关系?没关系，我们把黑色部分的角度改小一点。

clock{
  /**/
  background: repeating-conic-gradient(#333 0 1deg, #cddc39 0deg 30deg);
}

效果如下：

这样绘制出来的几条线是不是刚好可以对应时钟的刻度?

然后将整个形状变成圆环，可以用 MASK 来实现，实现如下：

clock{
  /**/
  border-radius: 50%;
  -webkit-mask: radial-gradient(transparent 145px, red 0);
}

效果如下：

其实，这里还有一个小细节，黑色部分并不是居中的，需要修正一下(可以更改起始角度，指定 from)。然后，将这个草绿色换成透明就可以了，完整代码如下：

clock{
  /**/
  background: repeating-conic-gradient(from -.5deg, #333 0 1deg, transparent 0deg 30deg);
  border-radius: 50%;
  -webkit-mask: radial-gradient(transparent 145px, red 0);
}

最终效果：

分钟的刻度也是同样的道理，因为共有 60 个刻度，所以最小角度是 6 度(360 / 60)，实现如下：

clock{
  /**/
  background: repeating-conic-gradient(#333 0 1deg, #cddc39 0deg 6deg);
}

利用 CSS 背景可以无限叠加的特性，可以将这两个背景绘制在同一个元素下，所以完整代码如下：

clock{
  /**/
  background: repeating-conic-gradient(from -.5deg, #333 0 1deg, transparent 0deg 30deg), 
    repeating-conic-gradient(from -.5deg, #ccc 0 1deg, transparent 0deg 6deg);
  border-radius: 50%;
  -webkit-mask: radial-gradient(transparent 145px, red 0);
}

最终表盘刻度效果如下：

二、环形分布的数字

看到这种布局，我的第一反应其实是 textPath[4]，这个 SVG 元素可以让文本沿着指定路径进行排列，比如下面这个 MDN 上的例子：

<svg viewBox="0 0 100 100" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path id="MyPath" fill="none" stroke="red"
        d="M10,90 Q90,90 90,45 Q90,10 50,10 Q10,10 10,40 Q10,70 45,70 Q70,70 75,50" />
  <text>
    <textPath href="#MyPath">
      Quick brown fox jumps over the lazy dog.
    </textPath>
  </text>
</svg>

效果如下：

但是，这种方式有一个缺陷，无法改变文字的角度，只能沿着路径垂直方向，而时钟的数字方向都是正常的。

经过一番琢磨，发现还有一种方式也有类似沿着路径的布局方式，那就是 offset-path[5]! 下面是 MDN 上的一个演示效果：

那么和环形排列数字有什么关系呢?假设有这样一个布局：

<clock-pane>
    <num>1</num>
</clock-pane>

然后将这个数字指定到一个圆形的路径上(目前仅支持 path )。

num{
  offset-path: path('M250 125c0 69.036-55.964 125-125 125S0 194.036 0 125 55.964 0 125 0s125 55.964 125 125z');
}

效果如下(起始点是跟随 path 路径的)：

然后，可以通过 offset-distance[6]来改变元素在路径上的位置，并且支持百分比。

num{
  offset-path: path('M250 125c0 69.036-55.964 125-125 125S0 194.036 0 125 55.964 0 125 0s125 55.964 125 125z');
  offset-distance: 100%
}

下面是从 0 到 100% 的变化。

默认情况下元素的角度也是自适应垂直于路径的，和 textPath 比较类似。但是我们可以手动指定固定角度，需要 offset-rotate[7]，指定为 0deg 就行了。

num{
  offset-path: path('M250 125c0 69.036-55.964 125-125 125S0 194.036 0 125 55.964 0 125 0s125 55.964 125 125z');
  offset-distance: 100%
}

效果如下，角度已经完全归正了。

如果有类似的布局需求，是不是可以参考这个案例呢?

接下来，我们通过 CSS 变量，把 12 个数字自动归位到指定位置。

<clock-pane>
  <num style="--i:1">1</num>
  <num style="--i:2">2</num>
  <num style="--i:3">3</num>
  <num style="--i:4">4</num>
  <num style="--i:5">5</num>
  <num style="--i:6">6</num>
  <num style="--i:7">7</num>
  <num style="--i:8">8</num>
  <num style="--i:9">9</num>
  <num style="--i:10">10</num>
  <num style="--i:11">11</num>
  <num style="--i:12">12</num>
</clock-pane>

配合 calc 计算，完整代码如下：

num{
  position: absolute;
  offset-path: path('M250 125c0 69.036-55.964 125-125 125S0 194.036 0 125 55.964 0 125 0s125 55.964 125 125z');
  offset-distance: calc( var(--i) * 10% / 1.2 - 25%);
  offset-rotate: 0deg;
}

效果如下：

三、自动运行的指针

三个指针的绘制应该没有太大的难度，假设结构如下：

<hour></hour>
<min></min>
<sec></sec>

需要注意一下旋转的中心。

hour{
  position: absolute;
  width: 4px;
  height: 60px;
  background: #333;
  transform-origin: center bottom;
  transform: translateY(-50%) rotate(30deg);
}
min{
  position: absolute;
  width: 4px;
  height: 90px;
  background: #333;
  transform-origin: center bottom;
  transform: translateY(-50%) rotate(60deg);
}
sec{
  position: absolute;
  width: 2px;
  height: 120px;
  background: red;
  transform-origin: center bottom;
  transform: translateY(-50%) rotate(90deg);
}
sec::after{
  content: '';
  position: absolute;
  width: 10px;
  height: 10px;
  border-radius: 50%;
  left: 50%;
  bottom: 0;
  background: #fff;
  border: 4px solid #333;
  transform: translate(-50%, 50%);
}

效果如下：

到这一步静态布局就算完成了，那么如何运行呢?

之前在这篇文章还在使用定时器吗?CSS 也能实现电子时钟有详细讲解到，不借助定时器，也完全可以用 CSS 动画来实现!

回到这里，运行的原理很简单，就是一个无限循环的 CSS 动画，如下：

@keyframes clock {
  to {
    transform: translateY(-50%) rotate(360deg);
  }
}

不同的是，时针、分针、秒针的周期不一样，时针转一圈是 12 小时、分针是 60 分钟、秒针是 60 秒，各自需要换算成秒数(CSS 单位只支持秒和毫秒)，为了方便测试，这里将速度调快了 60s → 6s。

代码实现就是(--step 是一分钟)。

hour{
  /**/
  transform: translateY(-50%) rotate(0);
  animation: clock calc(var(--step) * 60 * 12) infinite;
}
min{
  /**/
  transform: translateY(-50%) rotate(0);
  animation: clock calc(var(--step) * 60) infinite;
}
sec{
  /**/
  transform: translateY(-50%) rotate(0);
  animation: clock var(--step) infinite;
}

效果如下：

是不是有些奇怪?秒针在旋转时先慢慢变快，然后又慢慢变慢，这是由于默认的动画函数是ease，所以需要改成linear。

sec{
  /**/
  animation: clock var(--step) infinite linear;
}

这样就好多了。不过平时所见的时钟，秒针通常都那种走一下，停下的，还有一种“滴答滴答”的节奏感，并不是这种无缝的。在 CSS 动画中，是不是有点像阶梯状，没错，可以用到 CSS 的 steps 函数，不了解这个的可以参考张老师的这篇文章：CSS3 animation属性中的steps功能符深入介绍[8]，实现如下：

sec{
  /**/
  animation: clock var(--step) infinite steps(60);
}

效果如下：

接下来需要通过 JS 初始化时间，仅此而已。需要注意的是，在获取的时候加上偏移量，比如 12：30，分针其实是 12.5，以此类推。代码实现如下：

const d = new Date()
const h = d.getHours();
const m = d.getMinutes();
const s = d.getSeconds();
clock.style.setProperty('--ds', s)
clock.style.setProperty('--dm', m + s/60)
clock.style.setProperty('--dh', h + m/60 + s/3600)

然后 CSS 中可以通过 animation-delay来指定动画的起始位置。

hour{
  /**/
  animation: clock calc(var(--step) * 60 * 12) infinite linear;
  animation-delay: calc( -1 * var(--step) * var(--dh) * 60);
}
min{
  /**/
  animation: clock calc(var(--step) * 60) infinite linear;
  animation-delay: calc( -1 * var(--step) * var(--dm));
}
sec{
  /**/
  animation: clock var(--step) infinite steps(60);
  animation-delay: calc( -1 * var(--step) * var(--ds) / 60 );
}

然后加点轮廓装饰，就实现了文章开头的效果：

完整代码可以查看「文章底部原文链接」。

四、简单总结一下

以上就是CSS 绘制时钟的全部过程了，本文更侧重于绘制过程，特别是是环形布局技巧，这里简单总结一下：

碰到环形图案可以想到 conic-gradient。
环形刻度绘制的原理是 conic-gradient 和 MASK 裁剪。
文字沿路径排列可以使用 textPath。
textPath 不支持改变文字角度。
offset-path 可以让元素沿指定路径进行布局。
offset-path 可以设置元素在路径的偏移和角度。
时钟自动运行的原理的是 CSS 动画。
时钟、分钟、秒钟的区别是动画时长不同。
“滴答滴答”的效果可以用 steps 实现。
时间初始化可以通过 animation delay 实现。

当然本文重点并不是在于实现了一个时钟，而是在于 CSS 绘制技巧的积累和掌握。有了相关的积累，以后在碰到类似的布局，在脑子里过滤一下，马上就能找到解决方案。

参考资料

[1]CSS clock: https://codepen.io/xboxyan/pen/JjMWQBP。

[2]conic-gradient: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/gradient/conic-gradient。

[3]repeating-conic-gradient: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/gradient/repeating-conic-gradient。

[4]textPath: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/SVG/Element/textPath。

[5]offset-path: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/offset-path。

[6]offset-distance: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/offset-distance。

[7]offset-rotate: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/offset-rotate。

[8]CSS3 animation属性中的steps功能符深入介绍: https://www.zhangxinxu.com/wordpress/2018/06/css3-animation-steps-step-start-end/。