Javascript 坐标

要移动页面的元素，我们应该先熟悉坐标。

大多数 JavaScript 方法处理的是以下两种坐标系中的一个：

1. 相对于窗口 —— 类似于 position:fixed，从窗口的顶部/左侧边缘计算得出。
• 我们将这些坐标表示为 ​clientX/clientY​，当我们研究事件属性时，就会明白为什么使用这种名称来表示坐标。
2. 相对于文档 —— 与文档根（document root）中的 position:absolute 类似，从文档的顶部/左侧边缘计算得出。
• 我们将它们表示为 ​pageX/pageY​。

当页面滚动到最开始时，此时窗口的左上角恰好是文档的左上角，它们的坐标彼此相等。但是，在文档移动之后，元素的窗口相对坐标会发生变化，因为元素在窗口中移动，而元素在文档中的相对坐标保持不变。

在下图中，我们在文档中取一点，并演示了它滚动之前（左）和之后（右）的坐标：

当文档滚动了：

• ​pageY​ —— 元素在文档中的相对坐标保持不变，从文档顶部（现在已滚动出去）开始计算。
• ​clientY​ —— 窗口相对坐标确实发生了变化（箭头变短了），因为同一个点越来越靠近窗口顶部。

元素坐标：getBoundingClientRect

方法 elem.getBoundingClientRect() 返回最小矩形的窗口坐标，该矩形将 elem 作为内建 DOMRect 类的对象。

主要的 DOMRect 属性：

• ​x/y​ —— 矩形原点相对于窗口的 X/Y 坐标，
• ​width/height​ —— 矩形的 width/height（可以为负）。

此外，还有派生（derived）属性：

• ​top/bottom​ —— 顶部/底部矩形边缘的 Y 坐标，
• ​left/right​ —— 左/右矩形边缘的 X 坐标。

如果你滚动此页面并重复点击上面那个按钮，你会发现随着窗口相对按钮位置的改变，其窗口坐标（如果你垂直滚动页面，则为 y/top/bottom）也随之改变。

下面这张是 elem.getBoundingClientRect() 的输出的示意图：

正如你所看到的，x/y 和 width/height 对矩形进行了完整的描述。可以很容易地从它们计算出派生（derived）属性：

• ​left = x​
• ​top = y​
• ​right = x + width​
• ​bottom = y + height​

请注意：

• 坐标可能是小数，例如 ​10.5​。这是正常的，浏览器内部使用小数进行计算。在设置 ​style.left/top​ 时，我们不是必须对它们进行舍入。
• 坐标可能是负数。例如滚动页面，使 ​elem​ 现在位于窗口的上方，则 ​elem.getBoundingClientRect().top​ 为负数。

为什么需要派生（derived）属性？如果有了 ​x/y​，为什么还要还会存在 ​top/left​？

从数学上讲，一个矩形是使用其起点 (x,y) 和方向向量 (width,height) 唯一定义的。因此，其它派生属性是为了方便起见。

从技术上讲，width/height 可能为负数，从而允许“定向（directed）”矩形，例如代表带有正确标记的开始和结束的鼠标选择。

负的 width/height 值表示矩形从其右下角开始，然后向左上方“增长”。

这是一个矩形，其 width 和 height 均为负数（例如 width=-200，height=-100）：

正如你所看到的，在这个例子中，left/top 与 x/y 不相等。

但是实际上，elem.getBoundingClientRect() 总是返回正数的 width/height，这里我们提及负的 width/height 只是为了帮助你理解，为什么这些看起来重复的属性，实际上并不是重复的。

IE 浏览器不支持 ​x/y​

由于历史原因，IE 浏览器不支持 x/y 属性。

因此，我们可以写一个 polyfill（在 DomRect.prototype 中添加一个 getter），或者仅使用 top/left，因为对于正值的 width/height 来说，它们和 x/y 一直是一样的，尤其是对于 elem.getBoundingClientRect() 的结果。

坐标的 right/bottom 与 CSS position 属性不同

相对于窗口（window）的坐标和 CSS position:fixed 之间有明显的相似之处。

但是在 CSS 定位中，right 属性表示距右边缘的距离，而 bottom 属性表示距下边缘的距离。

如果我们再看一下上面的图片，我们可以看到在 JavaScript 中并非如此。窗口的所有坐标都从左上角开始计数，包括这些坐标。

elementFromPoint(x, y)

对 document.elementFromPoint(x, y) 的调用会返回在窗口坐标 (x, y) 处嵌套最多（the most nested）的元素。

语法如下：

let elem = document.elementFromPoint(x, y);

例如，下面的代码会高亮显示并输出现在位于窗口中间的元素的标签：

let centerX = document.documentElement.clientWidth / 2;
let centerY = document.documentElement.clientHeight / 2;

let elem = document.elementFromPoint(centerX, centerY);

elem.style.background = "red";
alert(elem.tagName);

因为它使用的是窗口坐标，所以元素可能会因当前滚动位置而有所不同。

对于在窗口之外的坐标，​elementFromPoint​ 返回 ​null​

方法 document.elementFromPoint(x,y) 只对在可见区域内的坐标 (x,y) 起作用。

如果任何坐标为负或者超过了窗口的 width/height，那么该方法就会返回 null。

在大多数情况下，这种行为并不是一个问题，但是我们应该记住这一点。

如果我们没有对其进行检查，可能就会发生下面这个典型的错误：

let elem = document.elementFromPoint(x, y);
// 如果坐标恰好在窗口外，则 elem = null
elem.style.background = ''; // Error!

用于 “fixed” 定位

大多数时候，我们需要使用坐标来确定某些内容的位置。

想要在某元素附近展示内容，我们可以使用 getBoundingClientRect 来获取这个元素的坐标，然后使用 CSS position 以及 left/top（或 right/bottom）。

例如，下面的函数 createMessageUnder(elem, html) 在 elem 下显示了消息：

let elem = document.getElementById("coords-show-mark");

function createMessageUnder(elem, html) {
  // 创建 message 元素
  let message = document.createElement('div');
  // 在这里最好使用 CSS class 来定义样式
  message.style.cssText = "position:fixed; color: red";

  // 分配坐标，不要忘记 "px"！
  let coords = elem.getBoundingClientRect();

  message.style.left = coords.left + "px";
  message.style.top = coords.bottom + "px";

  message.innerHTML = html;

  return message;
}

// 用法：
// 在文档中添加 message 保持 5 秒
let message = createMessageUnder(elem, 'Hello, world!');
document.body.append(message);
setTimeout(() => message.remove(), 5000);

我们可以修改代码以在元素左侧，右侧或下面显示消息，也可以应用 CSS 动画来营造“淡入淡出”效果等。这很简单，因为我们有该元素所有坐标和大小。

但是请注意一个重要的细节：滚动页面时，消息就会从按钮流出。

原因很显然：message 元素依赖于 position:fixed，因此当页面滚动时，它仍位于窗口的同一位置。

要改变这一点，我们需要使用基于文档（document）的坐标和 position:absolute 样式。

文档坐标

文档相对坐标从文档的左上角开始计算，而不是窗口。

在 CSS 中，窗口坐标对应于 position:fixed，而文档坐标与顶部的 position:absolute 类似。

我们可以使用 position:absolute 和 top/left 来把某些内容放到文档中的某个位置，以便在页面滚动时，元素仍能保留在该位置。但是我们首先需要正确的坐标。

这里没有标准方法来获取元素的文档坐标。但是写起来很容易。

这两个坐标系统通过以下公式相连接：

• ​pageY​ = ​clientY​ + 文档的垂直滚动出的部分的高度。
• ​pageX​ = ​clientX​ + 文档的水平滚动出的部分的宽度。

函数 getCoords(elem) 将从 elem.getBoundingClientRect() 获取窗口坐标，并向其中添加当前滚动：

// 获取元素的文档坐标
function getCoords(elem) {
  let box = elem.getBoundingClientRect();

  return {
    top: box.top + window.pageYOffset,
    right: box.right + window.pageXOffset,
    bottom: box.bottom + window.pageYOffset,
    left: box.left + window.pageXOffset
  };
}

如果在上面的示例中，我们将其与 position:absolute 一起使用，则在页面滚动时，消息仍停留在元素附近。

修改后的 createMessageUnder 函数：

function createMessageUnder(elem, html) {
  let message = document.createElement('div');
  message.style.cssText = "position:absolute; color: red";

  let coords = getCoords(elem);

  message.style.left = coords.left + "px";
  message.style.top = coords.bottom + "px";

  message.innerHTML = html;

  return message;
}

总结

页面上的任何点都有坐标：

1. 相对于窗口的坐标 —— ​elem.getBoundingClientRect()​。
2. 相对于文档的坐标 —— ​elem.getBoundingClientRect()​ 加上当前页面滚动。

窗口坐标非常适合和 position:fixed 一起使用，文档坐标非常适合和 position:absolute 一起使用。

这两个坐标系统各有利弊。有时我们需要其中一个或另一个，就像 CSS position 的 absolute 和 fixed 一样。

任务

查找区域的窗口坐标

重要程度: 5

在下面的 iframe 中，你可以看到一个带有绿色区域（field）的文档。

使用 JavaScript 查找带箭头指向的角的窗口坐标。

你的代码应该使用 DOM 来获取以下窗口坐标：

1. 左上的外角（这很简单）。
2. 右下的外角（也挺简单）。
3. 左上的内角（这有点难）。
4. 右下的内角（有几种方式，选择其中一种）。

你计算得到的坐标，应该与点击鼠标返回的坐标相同。

P.S. 如果元素具有其他大小（size）和边框（border），且未绑定任何固定的值，你写的代码也应该起作用。

打开一个任务沙箱。

解决方案

• 外角

外角就是我们从 elem.getBoundingClientRect() 获取的。


answer1 为左上角的坐标，answer2 为右下角的坐标：


let coords = elem.getBoundingClientRect();

let answer1 = [coords.left, coords.top];
let answer2 = [coords.right, coords.bottom];

• 左上的内角坐标

内角与外角主要的不同在于边框的宽度。一种获取距离的可靠的方法是 clientLeft/clientTop：


let answer3 = [coords.left + field.clientLeft, coords.top + field.clientTop];

• 右下的内角坐标

在我们的例子中，我们需要把外部坐标减去边框（border）大小。

我们可以使用 CSS 的方式：

let answer4 = [
  coords.right - parseInt(getComputedStyle(field).borderRightWidth),
  coords.bottom - parseInt(getComputedStyle(field).borderBottomWidth)
];

另一种方式是把 clientWidth/clientHeight 和左上角的坐标相加。这个方式相较于上一个或许更好：


let answer4 = [
  coords.left + elem.clientLeft + elem.clientWidth,
  coords.top + elem.clientTop + elem.clientHeight
];

使用沙箱打开解决方案。

在元素旁显示一个 note

重要程度: 5

创建一个函数 positionAt(anchor, position, elem) 来定位 elem，具体取决于 anchor 元素附近的 position。

position 必须具有下列三个字符串中的一个：

• ​"top"​ — 将 ​elem​ 定位在 ​anchor​ 上方
• ​"right"​ — 将 ​elem​ 定位在 ​anchor​ 右侧
• ​"bottom"​ — 将 ​elem​ 定位在 ​anchor​ 下方

position 被用在函数 showNote(anchor, position, html) 内，该函数使用给定的 html 创建一个 “note” 元素，并将其显示在 anchor 附近的 position 处。

这是一个演示示例：

打开一个任务沙箱。

解决方案

在这个任务中，我们只需要准确地计算坐标即可。具体细节，请参见代码。

请注意：元素必须在文档中才能读取 offsetHeight 和其它属性。 隐藏的（display:none）或者不在文档中的元素没有大小。

使用沙箱打开解决方案。

在元素旁（absolute）显示一个 note

重要程度: 5

修改 上一个任务 的解决方案，让 note 元素使用 position:absolute 来替代 position:fixed。

这可以防止页面滚动时元素的“失控”。

以上一个任务的解决方案为基础。为了测试页面滚动，请添加样式 <body style="height: 2000px">。

解决方案

解决方案实际上很简单：

• 在 ​.note​ 的 CSS 中，使用 ​position:absolute​ 代替 ​position:fixed​。
• 使用在 坐标 一章中所讲的函数 getCoords() 来获取相对于文档的坐标。

使用沙箱打开解决方案。

把 note 放在元素内部（absolute）

重要程度: 5

扩展上一个任务 在元素旁（absolute）显示一个 note：教函数 positionAt(anchor, position, elem) 把 elem 插入到 anchor 内部。

position 的新值：

• ​top-out​，​right-out​，​bottom-out​ — 和之前一样工作，它们把 ​elem​ 插入到 ​anchor​ 的上方/右侧/下方。
• ​top-in​，​right-in​，​bottom-in​ — 把 ​elem​ 插入到 ​anchor​ 内部：将其粘贴到上/右/下边缘。

例如：

// 在 blockquote 上方显示 note
positionAt(blockquote, "top-out", note);

// 在 blockquote 内部的上边缘显示 note
positionAt(blockquote, "top-in", note);

结果：

可以以上一个任务 在元素旁（absolute）显示一个 note 的解决方案为基础。

解决方案

使用沙箱打开解决方案。