用CSS+SVG做一个优雅的环形进度条

开门见山

先上最终效果图：（Demo 传送门）

GIF 2023-10-17 20-47-27.gif

其中进度、尺寸、环宽和颜色都可以非常方便地进行控制。

核心原理：

利用两个重叠的圆环形，通过对上层圆环弧长的控制来表示进度，下层圆环则作为辅助，呈现环形进度条剩余的部分。

核心知识点：

SVG circle stroke-dasharray
弧长公式 l = πrα/180°
CSS 变量
CSS 计数器

下面分享下具体实现过程。

实现环形

要实现环形，有多种技术可供选择，包括 Canvas、SVG，甚至 CSS + HTML 的组合。在本文中，我们使用了 SVG 方案，一来是因为 SVG 的 API 丰富，图形表现力非常强大，二来是 SVG 可以与 CSS 无缝搭配使用，实现更加强大的功能。

用 SVG 中的 circle 标签可以毫无压力的绘出一个直径 200px 的圆环：

<svg width="400" height="400"><circle cx="200" cy="200" r="100" fill="none" stroke="blue" stroke-width="10" />
</svg>

我们再调整下代码，让圆环图形完美适应 SVG 容器的 200×200 大小：

<svg width="200" height="200"><circle cx="100" cy="100"r="95"fill="none" stroke="blue" stroke-width="10" />
</svg>

小技巧：为了完美适应容器尺寸，我们可以将半径 r 的值设置为容器宽度的一半减去 stroke-width 大小的一半，这样做可以确保圆环不会因为溢出而被容器剪裁掉。此处 r = 200 / 2 - 10 / 2，即 (200 - 10) / 2 = 95

接着使用相同的方法绘制另一个圆环，作为辅助圆环。为了视觉效果，进度圆环应该在上层，因此在代码中，进度圆环的标签应该放在辅助圆环的后面。完成后的代码如下：

<svg width="200" height="200"><!-- 辅助圆环 --><circle cx="100" cy="100" r="95" fill="none" stroke="#ccc" stroke-width="10" /><!-- 进度圆环 --><circle cx="100" cy="100" r="95" fill="none" stroke="blue" stroke-width="10" />
</svg>

可以发现代码中有很多重复的属性，为了让代码更加简洁和高效，我们可以使用 CSS 将这些重复的部分提取出来，统一声明，让代码变得更加“干”（DRY）：

.progress-circle {width: 200px;height: 200px;
}.progress-circle > circle {cx: 100px;cy: 100px;r: 95px;fill: none;stroke-width: 10px;
}

<svg class="progress-circle"><circle stroke="#ccc" /><circle stroke="blue" />
</svg>

实现圆环进度

上下两层的圆环已经准备好了，现在的重点是如何实现上层圆环上的进度，这个问题可以分为2个关键点：

如何实现圆环的弧长？
如何将进度百分比转换为圆环的弧长？

要解决第1个问题，这里要用到 SVG 中的 stroke-dasharray 属性，这是一个用来控制路径虚线疏密程度的属性，其值是一组描述虚线的短划线与空白间隙长度的数列。例如，如果设置 stroke-dasharray="5 2"，则路径将以 5 个像素的短划线和 2 个像素的空白间隙交替显示，其中第一个数控制短划线长度，第二个数控制空白间隙长度。

stroke-dasharray 的参数值还支持多个数列，详情见 MDN 文档

很明显，这里我们需要控制圆弧的长度（即虚线中的短划线长度）来呈现进度。然而，由于虚线中的短划线是多个且重复的，仅仅改变短划线长度并不能满足我们的需求，具体情况如下图所示：

GIF 2023-9-30 12-01-51.gif

根据需求，我们只需要圆环的一段圆弧即可，那如何实现呢？经过多次尝试，我们发现当改变虚线中空白间隙的长度（即 stroke-dasharray 的第二个数），当这个长度超过圆环的周长时，视觉效果上圆环只剩下一条独立的圆弧了，此时我们可以通过调整第一个数来改变圆弧的长度，从而解决了上面第1个问题。

GIF 2023-9-30 11-27-11.gif

上面第2个问题暂时看起来比较棘手，因为我们很难看出0%~100%之间的进度到底对应多长的弧长。我们继续探究，寻找规律。

根据需求，当进度百分比是100%时，进度条的圆弧要呈现出一个圆环，此时圆弧夹角是360°，当进度百分比是50%时，圆弧是个半圆环，夹角是180° 。反过来也成立：180°表示50%，360°表示100% 。可以看出进度百分比和角度是存在等量关系的，同时根据弧长公式 l = πrα/180°，带入角度就可以求出弧长了，至此“进度百分比 - 角度 - 弧长”三者的规律就清晰了，思路马上要通了。

l = πrα/180°

其中 l 表示弧长，π 是圆周率，r 表示半径，α 表示夹角

GIF 2023-9-30 15-38-19.gif

在实际使用中，我们是用百分数来控制弧长的，而不是用角度，所以接下来把进度百分比和弧长关联起来。

我们把弧长公式变动下，分子分母同时乘以2，则有：

l = 2πrα/180°*2，即 l = 2πr * α/360°。

同时根据前面可知进度百分比和角度存在等量关系（360° 等于 100%），所以可以得到：

l = 2πr * p/100，其中 p 为当前进度百分数。

现在，我们就可以根据进度百分比来计算出对应的弧长了。

GIF 2023-9-30 16-06-32.gif

优化细节

环形进度条通常都是从12点钟方向开始的，而 SVG 中默认是3点钟方向作为起点，所以我们给它偏转-90°进行修正：

.progress-circle {...transform: rotate(-90deg);
}

另外我们发现圆弧的端点处过于生硬，给个圆角效果修饰下是个好主意。这里我们用了 SVG 中的属性 stroke-linecap：

.progress-circle > circle {...stroke-linecap: round;
}

当然了，动画过渡效果也可以安排上，让进度条的变化更加丝滑：

.progress-circle > circle {...transition: stroke-dasharray 0.4s linear, stroke .3s;
}

组件化

环形进度条的效果虽然已经实现了，但光靠上面的那些代码还是很难复用。环形进度条的宽度、高度、半径、颜色等都是写死的，另外 stroke-dasharray 的值还得靠 JS 进行计算，再赋值给 <circle> 元素。说好的纯 CSS 实现呢？

要解决这些问题，我们需要将环形进度条组件化。

先定义一些组件全局要用到的 CSS 变量：

/* 容器 */
.progress-circle {--percent: 0;  /* 百分数 */--size: 180px;  /* 尺寸大小 */--border-width: 15px;  /* 环形宽度（粗细） */--color: #7856d7;  /* 主色 */--inactive-color: #ccc;  /* 辅助色 */
}

然后利用 calc 将写死的数值改为根据 CSS 变量动态计算：

/* 容器 */
.progress-circle {width: var(--size);height: var(--size);transform: rotate(-90deg);border-radius: 50%;
}/* 进度条环形图形 */
.progress-circle > circle {cx: calc(var(--size) / 2);cy: calc(var(--size) / 2);r: calc((var(--size) - var(--border-width)) / 2);fill: none;stroke-width: var(--border-width);stroke-linecap: round;transition: stroke-dasharray 0.4s linear, stroke .3s;
}

SVG 中的 stroke-dasharray 也调整为根据 CSS 变量动态计算：

<svg class="progress-circle"><circle stroke="var(--inactive-color)" /><circle stroke="var(--color)"style="stroke-dasharray: calc(2 * 3.1415 * (var(--size) - var(--border-width)) / 2 * (var(--percent) / 100)), 1000"/>
</svg>

这样我们通过改变父容器的 --percent 变量就能直接控制进度条的百分比显示了。

GIF 2023-9-30 17-13-33.gif

同理，也可以改变其他内部变量来方便地控制组件的外观和尺寸。例如可以根据阈值来动态调整进度条颜色：

function changeProgress(percent) {progressEl.style.setProperty('--percent', percent);[{ value: 90, color: '#7c5' },{ value: 70, color: '#65c' },{ value: 50, color: '#fc3' },{ value: 0, color: '#f66' }].find(it => {if (percent >= it.value) {progressEl.style.setProperty('--color', it.color);return true;}});
}

GIF 2023-9-29 16-10-31.gif

显示百分比文本

可以把百分比的文本显示在环形进度条的中央，增强可视化效果。有了前面的铺垫，这里只需用伪元素 + CSS 计数器就能轻松实现百分比文本显示。

由于 SVG 中不支持伪元素，所以我们加一层 HTML 标签作为主容器：

<div class="progress-circle"><svg>...</svg>
</div>

然后为主容器增加伪元素，居中定位，再利用 CSS 计数器接收 --percent 变量的值：

/* 百分数文本 */
.progress-circle::before {position: absolute;top: 50%;left: 50%;transform: translate(-50%, -50%);counter-reset: progress var(--percent);content: counter(progress) '%';white-space: nowrap;font-size: 18px;
}

效果如下图：

GIF 2023-9-30 17-44-47.gif

完善边界场景

上面为圆环加了 stroke-linecap: round 让描边的端点圆角化，不过却引出了一个小问题：当真实进度为 0% 时，由于端点圆角的存在，使得进度条在视觉效果上明显大于0%，正如下图所示：

受《纯CSS实现未读消息超过100自动显示为99+》一文的启发，我们为进度圆环加一个值为 --percent 的 opacity 属性即可解决这个问题：

<div class="progress-circle"><svg><circle ... /><circle class="progress-value" ... /></svg>
</div>

.progress-value {opacity: var(--percent);}

当 --percent 的值为 0 时，此处 opacity 为 0，则进度圆环完全透明不显示；当 --percent 的值大于 0 时，opacity 的值按 1 处理，则进度圆环正常显示。

GIF 2023-10-5 12-10-25.gif

扩展：仪表盘式进度条

环形进度条还有一种变体——仪表盘式进度条，顾名思义就是以仪表盘的形态显示进度，有着视觉吸引力强和易于理解的优点。下图是来自 AntDesign 的仪表盘式进度条示例：

在前面知识的基础上，我们趁热打铁再做一个仪表盘式进度条。

生成缺口

在视觉上，仪表盘式进度条相比圆环进度条最大的不同就是前者有个空白“缺口”，且缺口朝下，整体左右对称。

我们很容易能够想到用 stroke-dasharray 的第1个参数来生成可见的圆弧（即“缺口”以外的部分），用第2个参数来生成间隙（即“缺口”）。以中心夹角90°的缺口为例，代入弧长公式（l = πrα/180°）则有：

<div class="progress-circle"><svg><circle stroke="var(--inactive-color)"style="stroke-dasharray: calc(3.1415 * var(--r) * (360 - 90) / 180),calc(3.1415 * var(--r) * 90 / 180)"/></svg>
</div>

效果如下图所示：

确定 `svg` 旋转角度

在不对容器做任何旋转的情况下，这个90°缺口朝向右上角，而我们实际想要的是让缺口朝下，且整体左右对称。要达到这个目的，我们需要将 svg 容器顺时针旋转135°，效果如下：

GIF 2023-10-17 21-52-30.gif

在实际场景中，这个“缺口”的大小是可配置的，所以我们把缺口夹角封装到主容器的 CSS 变量里，方便后续的动态计算。

.progress-circle {...--gap-degree: 90;  /* 缺口夹角 */
}

当缺口夹角变成动态时，svg 容器到底需要旋转多少度才能使缺口的开口朝下，且整体左右对称呢？我们接着以90°夹角的缺口为例来分析。从前面实践可知想要让90°缺口朝下，且整体左右对称，则需要将 svg 容器顺时针旋转135°，旋转后的示意图如下：

其中 ∠A = ∠B = 135°，仔细观察可发现，这里的135°等于缺口自身夹角90°加上 ∠A 与 ∠B 重合的夹角45°. 显然，当缺口夹角发生变化时，此处的重合夹角需要动态计算，结合上图我们不难看出这里存在一个等式：

2 × 重合夹角 + 缺口夹角 = 180°

那么则有：

重合夹角 = (180° - 缺口夹角) / 2

结合 CSS 变量我们就可以确定 svg 容器的旋转角度，代码如下：

.progress-circle > svg {...transform: rotate(calc((var(--gap-degree) + (180 - var(--gap-degree)) / 2) * 1deg));
}

这样我们的进度条就能适配不同的缺口夹角了：

GIF 2023-10-18 9-40-40.gif

修正进度换算

当我们按环形进度条的方式来测试仪表盘式进度条时，发现仪表盘式进度条的进度显示有问题——实际进度百分比和进度显示不匹配，如下图所示：

GIF 2023-10-18 9-51-02.gif

其实也不难理解，我们先看一下现有进度圆环的代码部分：

<circle stroke="var(--color)"class="progress-value"style="stroke-dasharray: calc(2 * 3.1415 * var(--r) * (var(--percent) / 100)), 1000"
/>

在圆环进度条中，这里的 var(--percent) / 100 与 α / 360° 是等价的，360°圆弧表示100%进度，但在仪表盘式进度条中，360°减去缺口夹角后对应的圆弧才真正表示100%进度。所以我们得把缺口夹角的因素换算进去，修正实际的进度显示。

我们从这个公式入手：l = 2πr * α/360°

在圆环进度条中，50%的进度对应180°的圆弧夹角，代入公式则有：

l = 2πr * 180 / 360

如换成仪表盘式进度条，当缺口夹角为90°时，这里的分母就是 360° - 90° = 270°。小学数学教会我们：分子分母等比变化时，其值不变，所以我们给分子也乘以分母变化的值，则有：

l = 2πr * 180 * (270 / 360) / 270

进一步分解下可得：l = πr * 180 * (270 / 180) / 270

我们把除缺口夹角外的圆弧换成 CSS 变量 --active-degree: calc(360 - var(--gap-degree));，写到进度圆环的代码中：

<circle stroke="var(--color)"class="progress-value"style="stroke-dasharray: calc(3.1415 * var(--r) * 180 * var(--active-degree) / 180 / var(--active-degree)), 1000"
/>

其中 (180 * var(--active-degree) / 180) / var(--active-degree) 等价于 (var(--percent) * var(--active-degree) / 180) / 100，答案已经呼之欲出了：

<circle stroke="var(--color)"class="progress-value"style="stroke-dasharray: calc(3.1415 * var(--r) * var(--percent) * var(--active-degree) / 180 / 100), 1000"
/>

最终效果：（Demo 传送门）

GIF 2023-10-18 10-47-20.gif

最后

利用 CSS 和 SVG 技术，我们成功地实现了一个优雅的环形进度条，这个进度条不仅能够展示进度，还能够通过 CSS 变量来调整样式满足不同的需求。希望这篇分享对大家使用 CSS 和 SVG 有所帮助，也希望大家能够在实践中不断探索和创新，做出更加实用和美观的作品。

关于OpenTiny

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