Canvas学习:封装Canvas绘制基本图形API

ticklishbutterfly 发布于10月前 阅读90次
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到今天这节是有关于在Canvas中绘制图形部分的最后一篇文章。从前面的文章中我们了解到,通过Canvas中的 CanvasRenderingContext2D 对象中的属性和方法,我们可以很轻松的绘制出一些基本图形,比如直线、弧线、矩形、圆形、三角形等。但有很多基本图形的绘制是没有现成的方法,需要通过 CanvasRenderingContext2D 对象中的属性和方法组合在一起才能绘制出来,比如说点划线、箭头和正多边形等。为了更好的帮助大家在Canvas中绘制这些基本图形,可以将这些基本图形的绘制封装起来。今天这篇文章,我们主要来看看怎么将这些函数封装。

回忆前面的内容

Canvas学习系列到目前为止已整理的都是关于基本图形绘制相关的知识,主要涵盖:

如果您和我一样初次接触Canvas,建议您先花一定的时间阅读上面这些文章,有助于您更好的理解下面的内容。

Canvas绘图相关属性和方法

<canvas> 元素有一个 getContext() 方法,这个方法可以用来获取上下文和它的绘画功能。 getContext() 只有一个参数,上下文的格式。我们目前学习的上下文环境都是一个2D环境,所以我们所说的也是对于2D图像而言。它具 CanvasRenderingContext2D 对象。这个对象包括一些绘制图形方法和设置图形样式的属性。

状态

CanvasRenderingContext2D 渲染环境包含了多种绘图的样式状态(属性有线的样式、填充样式、阴影样式、文本样式等),其中该对象提供了两个方法,能帮助我们更好的使用好这些状态:

  • CanvasRenderingContext2D.save() :使用栈保存当前的绘画样式状态,你可以使用 CanvasRenderingContext2D.restore() 恢复任何改变
  • CanvasRenderingContext2D.restore() :恢复到最近的绘制样式状态,此状态是通过 CanvasRenderingContext2D.save() 保存到”状态栈“中最新的元素

有关于这方面的详细介绍可以阅读 Canvas状态: save() 和 restore() 一文。

变换

CanvasRenderingContext2D 渲染背景中的对象会有一个当前的变换矩阵,一些方法可以对其进行控制。当创建当前的默认路径、绘制文本、图形等会应用此变换矩阵。

  • CanvasRenderingContext2D.rotate(rad) :在变换矩阵中增加旋转,角度变量表示一个顺时针旋转角度,并且用弧度表示
  • CanvasRenderingContext2D.scale(sx, sy) :根据 sx 水平方向和 sy 垂直方向,为Canvas单位添加缩放变换
  • CanvasRenderingContext2D.translate(dx,dy) :通过在网格中移动Canvas和Canvas原点 dx 水平方向、原点 dy 垂直方向,添加平移变换
  • CanvasRenderingContext2D.transform(a, b, c, d, e, f) :使用方法参数描述的矩阵多次叠加当前的变换矩阵
  • CanvasRenderingContext2D.setTransform(a, b, c, d, e, f) :重新设置当前的变换为单位矩阵,并使用同样的变量调用 CanvasRenderingContext2D.transform(a, b, c, d, e, f) 方法
  • CanvasRenderingContext2D.resetTransform() :使用单位矩阵重新设置当前的变换

有关于Canvas中的变换涉及到了Canvas的坐标系统相关知识,建议您阅读前面介绍的 Canvas里的坐标系统 Canvas坐标变换 Canvas自定义的坐标变换 三篇文章。

线型

CanvasRenderingContext2D 提供了相关的方法和属性控制如何在Cavnas画布中绘制线的样式风格:

  • CanvasRenderingContext2D.lineWidth :线的宽度,默认值 1.0
  • CanvasRenderingContext2D.lineCap :线末端的类型。允许的值: butt (默认值)、 round 和 square
  • CanvasRenderingContext2D.lineJoin :定义两线相交拐点的类型。允许值: miter (默认值)、 round 和 bevel
  • CanvasRenderingContext2D.miterLimit :斜接面限制比例,默认 10

有关于这几个属性的详细介绍,可以阅读Canvas绘制线段和 Canvas线型

填充和描边

填充和描边有对应的属性和方法。其中属性主要用于填充设计用于图形内部的颜色和样式,描边设计用于图形的边线;方法主要用于填充路径和描边路径:

  • CanvasRenderingContext2D.fillStyle :图形内部的颜色和样式(填充),默认 #000
  • CanvasRenderingContext2D.strokeStyle :图形边线的颜色和样式(描边),默认 #000
  • CanvasRenderingContext2D.fill() :使用当前的样式填充子路径
  • CanvasRenderingContext2D.stroke() :使用当前的样式描边子路径

路径

Canvas的 CanvasRenderingContext2D 对象中用于操作路径的方法主要有:

  • CanvasRenderingContext2D.beginPath() :清空子路径列表开始一个新的路径。当你想创建一个新的路径时,调用此方法
  • CanvasRenderingContext2D.closePath() :使笔点返回到当前子路径的起始点。它尝试从当前点到起点绘制一条直线。如果图形已经是封装的或者只有一个点,那么此方法不会做任何操作
  • CanvasRenderingContext2D.moveTo(x, y) :将一个新的子路径的起始点移动到 (x, y) 坐标
  • CanvasRenderingContext2D.lineTo(x, y) :使用直线连接子路径的最后的点到 (x, y) 坐标
  • CanvasRenderingContext2D.bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x, y) :添加一个三次贝塞尔曲线路径。该方法需要三个点。 第一、第二个点是控制点,第三个点是结束点。起始点是当前路径的最后一个点,绘制贝赛尔曲线前,可以通过调用 moveTo() 进行修改
  • CanvasRenderingContext2D.quadraticCurveTo(cpx, cpy, x, y) :添加一个二次贝塞尔曲线路径
  • CanvasRenderingContext2D.arc(x, y, r, startAngle, endAngle, [anticlockwise]) :绘制一段圆弧路径,圆弧路径的圆心在 (x,y) 位置,圆弧的半径为 r ,根据 anticlockwise 指定圆弧的方向从 startAngle 开始绘制,到 endAngle 结束(也就是旋转方向,默认为顺时针)
  • CanvasRenderingContext2D.arcTo(x1, y1, x2, y2, radius) :根据控制点和半径绘制圆弧路径,使用直线连接前一个点
  • CanvasRenderingContext2D.rect(x,y,width,height) :创建一个矩形路径,矩形的起始点位置是 (x, y) ,尺寸为 width 和 height

这些路径方法可以帮助我们在Canvas中绘制直线、曲线、弧线,贝塞尔曲线、圆、矩形,甚至结合这些路径方法,可以绘制出其他的图形,比如矩形、多边形,三角形或者其他的复杂图形。这些方法也是绘制图形的基本方法,也是核心方法,只有更好的掌握这些方法,才能更好的在Canvas中绘制出你自己想要的图形。

有关于这些方法的使用,在下面这些文章都有详细介绍过:

绘制矩形

在Canvas中除了可以使用 CanvasRenderingContext2D 对象中路径方法绘制之外,还专门提供了几个方法来绘制矩形:

  • CanvasRenderingContext2D.clearRect(x, y, width, height) :设置指定矩形区域内(以 (x,y) 为起点,范围是 (width, height) )所有像素变成透明,并擦除之前绘制的所有内容
  • CanvasRenderingContext2D.fillRect(x, y, width, height) : 绘制填充矩形,矩形的起点在 (x, y) 位置,矩形的尺寸是 width 和 height
  • CanvasRenderingContext2D.strokeRect(x, y, width, height) :在Canvas中,使用当前的绘画样式,描绘一个起点在 (x, y) 位置,尺寸为 width 和 height 的矩形

前面我们专门花了一节的内容:Canvas绘制矩形来介绍这几个方法的使用。

封装绘图的API

虽然Canvas中的 CanvasRenderingContext2D 对象有很多方法和属性能帮助我们绘不同的图形,但如果你的工作每天都跟图形打交道的话,建议你使用这些方法和属性封装出绘图的函数或者方法。在接下来的内容我们来看看怎么封装绘制基本图形的函数。

首先回想一下,我们常常碰到的基本图形有:线段(分别,实现、虚线和圆点线)、箭头、弧线、圆、矩形、扇形和正多边形等。那下面的内容就是来看看怎么写代码。

声明环境

在Canvas中都有一个2D的绘图环境,那么我们可以简单的封装一个 initDrawCanvas() 函数来处理:

// 声明Canvas对象
var canvas;
// 声明Context对象
function initDrawCanvas(canvas, ctx) {
    this.canvas = canvas;
    this.ctx = ctx;
}

线段

线段我们主要常看到的有实线(Solid)、虚线(Dashed)和圆点线(Dotted)。在学习几何知识时,我们知道,两点确定一条线段。那么在我们封装的函数中,我们需要两个点的坐标,比如起始点坐标 (startX, startY) 和结束点坐标 (endX, endY) 。另外为了更好的通过封装的函数控制绘制的线段,我们还需要设置线段的宽度和颜色,也就是需要另外两个参数,比如使用 lineWidth 来传线宽, color 传线段的颜色。

前面也说了,线段分为三种,也就是说我们封装的函数也封装成三个,比如:

  • 实线线段: drawSolidLine()
  • 虚线线段: drawDashedLine()
  • 圆点线段: drawDottedLine()

通过前面的知识,我们可以使用 moveTo() 和 lineTo() 两个方法来控制线段的起点和终点,另外 lineWidth 和 fillStyle (或者 strokeStyle )控制线段粗线和颜色。如此一来,我们可以这样来写 drawSolidLine() 函数:

// 绘制实线线段
// @param {Number} startX - 线段起点x轴坐标
// @param {Number} startY - 线段起点y轴坐标
// @param {Number} endX - 线段终点x轴坐标
// @param {Number} endY - 线段终点y轴坐标
// @param {Number} lineWidth - 线宽
// @param {String} color - 线颜色
function drawSolidLine(startX, startY, endX, endY, lineWidth, color){
    ctx.save();
    ctx.strokeStyle = color;
    ctx.lineWidth = lineWidth;
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(startX, startY);
    ctx.lineTo(endX, endY);
    ctx.stroke();
    ctx.restore();
}

对于虚线的绘制,在Canvas的对象中提供了一个 setLineDash() 方法,在这个方法中,我们可以传递一个数组,来控制虚线的间距和长度。在 drawSolidLine() 基础上我们进行一下扩展,来封装 drawDashedLine() 函数:

// 绘制虚线
// @param {Number} startX - 线段起点x轴坐标
// @param {Number} startY - 线段起点y轴坐标
// @param {Number} endX - 线段终点x轴坐标
// @param {Number} endY - 线段终点y轴坐标
// @param {Array} setLineDash - 点划线间距
// @param {Number} lineWidth - 线宽
// @param {String} color - 线段颜色
function drawDashedLine(startX, startY, endX, endY, setLineDash, lineWidth, color) {
    ctx.save();
    ctx.lineWidth = lineWidth;
    ctx.strokeStyle = color;
    ctx.beginPath();
    ctx.setLineDash(setLineDash);               
    ctx.moveTo(startX, startY);
    ctx.lineTo(endX, endY);
    ctx.closePath();
    ctx.stroke();
    ctx.restore();
}

对于圆点线绘制函数相对而言要较为复杂一点,因为在Canvas中没有提供一个类似 setLineDash() 方法,让我们来控制圆点的圆点大小以及间距。既然我们绘制的是圆点线,那么在Canvas中我们可以使用 .arc() 方法来绘制圆。如此一来就好办了:

// 绘制圆点线
// @param {Number} startX - 线段起点x轴坐标
// @param {Number} startY - 线段起点y轴坐标
// @param {Number} endX - 线段终点x轴坐标
// @param {Number} endY - 线段终点y轴坐标
// @param {Number} interval - 间隔
// @param {Number} radius - 圆点半径
// @param {String} color - 线段颜色
function drawDottedLine(startX, startY, endX, endY, radius, interval, color) {
    if (!interval) {
        interval = 5;
    }

    var isHorizontal = true;

    if (startX == endX) {
        isHorizontal = false;
    }

    var len = isHorizontal ? endX - startX : endY - startY;

    ctx.strokeStyle = color;
    ctx.fillStyle = color;

    ctx.save();
    ctx.beginPath();

    ctx.moveTo(startX, startY);

    var progress = 0;

    while (len > progress) {
        progress += interval;

        if (progress > len) {
            progress = len;
        }

        if (isHorizontal) {
            ctx.moveTo(startX + progress, startY);
            ctx.arc(startX + progress, startY, radius, 0, Math.PI * 2, true);
            ctx.fill();
        } else {
            ctx.moveTo(startX, endX + progress);
            ctx.arc(startX, startY + progress, radius, 0, Math.PI * 2, true);
            ctx.fill();
        }
    }
    ctx.restore();
}

通过前面的知识,我们可以通过 lineJoin 和 lineCap 控制线型,但在上面的函数封装中,并没有做这方面相关的考虑。不过并不要紧,在实际使用可以通过 ctx.lineJoin 或 ctx.lineCap 来设置,当然你也可以修改上面的函数,将这个参数传进去。

矩形

在Canvas中可能通过 rect() 路径的绘制,也可以通过 fillRect() 和 strokeRect() 绘制矩形。使用这些方法绘制矩形都有相同的参数:

  • (x,y) :矩形起点坐标,也就是矩形左上角的坐标
  • width :矩形的宽度
  • height :矩形的高度

在绘制矩形我们有填充和描边矩形之分,另外在Canvas中可以直接使用 fillRect() 和 strokeRect() 来绘制。只不过Canvas中自带的方法只能绘制直角矩形,如果我们要绘制圆角矩形,那还是需要借用 arcTo() 方法来制作圆角。为了更好的区分直角矩形和圆角矩形,我们各自为他们封装了一个函数:

  • drawRect() :直角矩形
  • drawRoundedRect() :圆角矩形

下面代码是各自函数对应的:

// 封装直角矩形
// 矩形包括: 填充矩形、边框矩形和清除矩形区域
// @param {Number} x - 矩形起点的x坐标
// @param {Number} y - 矩形起点的y坐标
// @param {Number} width - 矩形宽度
// @param {Number} height - 矩形高度
// @param {Boolean} isClear - 是否绘制清除画布的矩形区域; true则是绘制一个清除画布矩形区域, false就是绘制其他两种矩形
// @param {Boolean} isFill - 是否填充;true绘制填充矩形, false绘制边框矩形
// @param {String} color - 矩形颜色
function drawRect(x, y, width, height, isClear, isFill, color) {
    // 为true表示绘制清除画布的矩形区域,那么传入的isFill,color值可以为任意值
    if (isClear) {
        ctx.clearRect(x, y, width, height);
    } else {
        if (isFill) {
            ctx.fillStyle = color;
            ctx.fillRect(x, y, width, height);
        } else {
            ctx.strokeStyle = color;
            ctx.strokeRect(x, y, width, height);
        }
    }
}

其中 isClear 是一个布尔值,用来判断是否要绘制一个清除矩形区域,功能对应的是Canvas中的 clearRect() 方法。而 isFill 也是一个布尔值,用来判断是否绘制一个填充矩形还是描边矩形,如果值为 true 调用 fillRect() 绘制一个填充矩形, false 则调用 strokeRect() 绘制一个描边矩形。最后传了一个 color 参数,用来控制矩形的填充颜色或者描边颜色。

从上面的代码中可以看出,绘制描边矩形时并没有设置边框的粗线,如果你绘制一个描边矩形时,需要设置边框粗组时,在实际调用时,可以借用 ctx.lineWidth 属性来设置。

注: drawRect() 函数只能绘制填充或描边直角矩形,如果你需要绘制具有填充和描边的一个矩形时,上面的函数就无能为力了,当然你可以通过其他的方法来进行封装,这里就不做过多的阐述了。有兴趣的同学可以自己动手,比如封装一个 xxx 函数。

上面是封装绘制直角矩形的函数,接下来看圆角矩形的函数的封装。大致方法是类似的,只不过我们封装圆角矩形时,使用了 arcTo() 方法来实现圆角,而这个圆角弧度需要一个半径,所以在上面的直角矩形基础上再传一个 radius 参数:

// 绘制圆角矩形
// @param {Number} x - 矩形左上角x轴坐标
// @param {Number} y - 矩形左上角y轴坐标
// @param {Number} width - 矩形的宽度
// @param {Number} height - 矩形的高度
// @param {Number} radius - 矩形圆角的半径
// @param {Boolean} isFill - 是否绘制填充,true填充,false边框
// @param {String} color - 矩形的颜色
function drawRoundedRect(x, y, width, height, radius, isFill, color) {
    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(x + radius, y);
    ctx.arcTo(x + width, y, x + width, y + radius, radius);
    ctx.arcTo(x + width, y + height, x + width - radius, y + height, radius);
    ctx.arcTo(x, y + height, x, y + height - radius, radius);
    ctx.arcTo(x, y, x + radius, y, radius);
    ctx.closePath();

    if (isFill) {
        ctx.fillStyle = color;
        ctx.fill();
    } else {
        ctx.strokeStyle = color;
        ctx.stroke();
    }
    ctx.restore();
}

有关于矩形的绘制和对应函数封装,在前面的Canvas绘制矩形一文中或多或少的介绍过,对于 arcTo() 的详细使用,可以阅读Canvas绘制圆和圆弧一文。

圆、圆弧和扇形

在Canvas中可以使用 arc() 和 arcTo() 绘制圆弧、圆和扇形等基本形状。当绘制圆弧时,当 startAngle 角度值到 endAngle 角度值是 0~360 时,就可以绘制一个圆。所以我们在这里只需要封装两个函数:

  • drawArc() :圆弧(或圆)函数
  • drawSector() :扇形函数

他们具有相同的参数,圆心 (x,y) 、半径 radius 、 startAngle 起始弧度、 endAngle 结束弧度和 anticlockwise 旋转方向。由于 startAngle 和 endAngle 只接受弧度单位值,所以在封装这两个函数之前,先封装一个角度 deg 和弧度 rad 之间的转换函数,方便后面函数的使用:

// 将角度转换为弧度
// @param {Number} deg - 角度值
function getAngle(deg) {
    return Math.PI * deg / 180;
}

// 绘制圆弧或圆
// 分类:填充圆弧和边框圆弧
// @param {Number} x - 圆心x轴坐标
// @param {Number} y - 圆心y轴坐标
// @param {Number} radius - 圆弧的半径
// @param {Number} startAngle - 开始的弧度(开始角度),只接受弧度单位,需要将deg先转换为rad: rad = Math.PI * deg / 180
// @param {Number} endAngle - 结束的弧度(结束的角度)
// @param {Boolean} anticlockwise - 旋转方向;true为逆时针,false为顺时针
// @param {Boolean} isFill - 是否填充;true为填充,false为边框
// @param {Boolean} isOnlyArc - 是否仅绘制弧边,如果使用closePath()终点和起点会连接到一起,否则不会。true时不连接,false连接
// @param {String} color - 圆弧的颜色
function drawArc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise, isOnlyArc, isFill, color) {

    if (isFill) {
        ctx.fillStyle = color;
        ctx.save();
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(x, y, radius, getAngle(startAngle), getAngle(endAngle), anticlockwise);
        ctx.closePath();
        ctx.fill();
        ctx.restore();
    } else {
        ctx.strokeStyle = color;
        ctx.save();
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(x, y, radius, getAngle(startAngle), getAngle(endAngle), anticlockwise);

        if (isOnlyArc) {

        } else {
            ctx.closePath();
        }
        ctx.stroke();
        ctx.restore();
    }
} 

// 绘制扇形
// @param {Number} x - 圆心x轴坐标
// @param {Number} y - 圆心y轴坐标
// @param {Number} radius - 圆半径
// @param {Number} startAngle - 开始弧度
// @param {Number} endAngle - 结束弧度
// @param {Number} anticlockwise - 旋转方向, true逆时针,false顺时针
// @param {Boolean} isFill - true为填充,false为边框
// @param {String} color - 扇形的颜色
function drawSector(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise, isFill, color) {
    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(x, y);
    ctx.arc(x, y, radius, getAngle(startAngle), getAngle(endAngle), false);
    ctx.closePath();

    if (isFill) {
        ctx.fillStyle = color;
        ctx.fill();
    } else {
        ctx.strokeStyle = color;
        ctx.stroke();
    }
    ctx.restore();
}

绘制箭头

在Canvas中没有直接的方法可以绘制箭,但@Patrick Horgan在《 Drawing lines and arcs with arrow heads on HTML5 Canvas 》一文中把绘制箭对的函数已经封装好了。我直接把代码放这里:

// From: http://www.dbp-consulting.com/tutorials/canvas/CanvasArrow.html
// Draw arrow head
function drawHead (x0, y0, x1, y1, x2, y2, style, color, width) {

    if (typeof(x0) == 'string') {
        x0 = parseInt(x0);
    }

    if (typeof(y0) == 'string') {
        y0 = parseInt(y0);
    }

    if (typeof(x1) == 'string') {
        x1 = parseInt(x1);
    }

    if (typeof(y1) == 'string') {
        y1 = parseInt(y1);
    }

    if (typeof(x2) == 'string') {
        x2 = parseInt(x2);
    }

    if (typeof(y2) == 'string') {
        y2 = parseInt(y2);
    }

    var radius = 3,
    twoPI = 2 * Math.PI;

    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.strokeStyle = color;
    ctx.fillStyle = color;
    ctx.lineWidth = width;
    ctx.moveTo(x0, y0);
    ctx.lineTo(x1, y1);
    ctx.lineTo(x2, y2);

    switch (style) {
        case 0:
            var backdist = Math.sqrt(((x2 - x0) * (x2 - x0)) + ((y2 - y0) * (y2 - y0)));
            ctx.arcTo(x1, y1, x0, y0, .55 * backdist);
            ctx.fill();
            break;
        case 1:
            ctx.beginPath();
            ctx.moveTo(x0, y0);
            ctx.lineTo(x1, y1);
            ctx.lineTo(x2, y2);
            ctx.lineTo(x0, y0);
            ctx.fill();
            break;
        case 2:
            ctx.stroke();
            break;
        case 3:
            var cpx = (x0 + x1 + x2) / 3;
            var cpy = (y0 + y1 + y2) / 3;
            ctx.quadraticCurveTo(cpx, cpy, x0, y0);
            ctx.fill();
            break;
        case 4:
            var cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, backdist;
            var shiftamt = 5;
            if (x2 == x0) {
                backdist = y2 - y0;
                cp1x = (x1 + x0) / 2;
                cp2x = (x1 + x0) / 2;
                cp1y = y1 + backdist / shiftamt;
                cp2y = y1 - backdist / shiftamt;
            } else {
                backdist = Math.sqrt(((x2 - x0) * (x2 - x0)) + ((y2 - y0) * (y2 - y0)));
                var xback = (x0 + x2) / 2;
                var yback = (y0 + y2) / 2;
                var xmid = (xback + x1) / 2;
                var ymid = (yback + y1) / 2;
                var m = (y2 - y0) / (x2 - x0);
                var dx = (backdist / (2 * Math.sqrt(m * m + 1))) / shiftamt;
                var dy = m * dx;
                cp1x = xmid - dx;
                cp1y = ymid - dy;
                cp2x = xmid + dx;
                cp2y = ymid + dy;
            }
            ctx.bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x0, y0);
            ctx.fill();
            break;
        }
        ctx.restore();
    }

    // draw arrow
    function drawArrow(x1, y1, x2, y2, style, which, angle, d, color, width) {

        if (typeof(x1) == 'string') {
            x1 = parseInt(x1);
        }

        if (typeof(y1) == 'string') {
            y1 = parseInt(y1);
        }

        if (typeof(x2) == 'string') {
            x2 = parseInt(x2);
        }

        if (typeof(y2) == 'string') {
            y2 = parseInt(y2);
        }

        style = typeof(style) != 'undefined' ? style : 3;
        which = typeof(which) != 'undefined' ? which : 1;
        angle = typeof(angle) != 'undefined' ? angle : Math.PI / 9;
        d = typeof(d) != 'undefined' ? d : 10;
        color = typeof(color) != 'undefined' ? color : '#000';
        width = typeof(width) != 'undefined' ? width : 1;
        var toDrawHead = typeof(style) != 'function' ? drawHead : style;
        var dist = Math.sqrt((x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1));
        var ratio = (dist - d / 3) / dist;
        var tox, toy, fromx, fromy;

        if (which & 1) {
            tox = Math.round(x1 + (x2 - x1) * ratio);
            toy = Math.round(y1 + (y2 - y1) * ratio);
        } else {
            tox = x2;
            toy = y2;
        }

        if (which & 2) {
            fromx = x1 + (x2 - x1) * (1 - ratio);
            fromy = y1 + (y2 - y1) * (1 - ratio);
        } else {
            fromx = x1;
            fromy = y1;
        }

        ctx.beginPath();
        ctx.strokeStyle = color;
        ctx.lineWidth = width;
        ctx.moveTo(fromx, fromy);
        ctx.lineTo(tox, toy);
        ctx.stroke();

        var lineangle = Math.atan2(y2 - y1, x2 - x1);
        var h = Math.abs(d / Math.cos(angle));

        if (which & 1) {
            var angle1 = lineangle + Math.PI + angle;
            var topx = x2 + Math.cos(angle1) * h;
            var topy = y2 + Math.sin(angle1) * h;
            var angle2 = lineangle + Math.PI - angle;
            var botx = x2 + Math.cos(angle2) * h;
            var boty = y2 + Math.sin(angle2) * h;
            toDrawHead(topx, topy, x2, y2, botx, boty, style, color, width);
        }

        if (which & 2) {
            var angle1 = lineangle + angle;
            var topx = x1 + Math.cos(angle1) * h;
            var topy = y1 + Math.sin(angle1) * h;
            var angle2 = lineangle - angle;
            var botx = x1 + Math.cos(angle2) * h;
            var boty = y1 + Math.sin(angle2) * h;
            toDrawHead(topx, topy, x1, y1, botx, boty, style, color, width);
        }
    }

    // draw arced arrow
    function drawArcedArrow(x, y, r, startangle, endangle, anticlockwise, style, which, angle, d, color, width) {

        style = typeof(style) != 'undefined' ? style : 3;
        which = typeof(which) != 'undefined' ? which : 1;
        angle = typeof(angle) != 'undefined' ? angle : Math.PI / 8;
        d = typeof (d) != 'undefined' ? d : 10;
        color = typeof(color) != 'undefined' ? color : '#000';
        width = typeof(width) != 'undefined' ? width : 1;

        ctx.save();
        ctx.beginPath();
        ctx.lineWidth = width;
        ctx.strokeStyle = color;
        ctx.arc(x, y, r, startangle, endangle, anticlockwise);
        ctx.stroke();
        var sx, sy, lineangle, destx, desty;
        ctx.strokeStyle = 'rgba(0,0,0,0)';

        if (which & 1) {
            sx = Math.cos(startangle) * r + x;
            sy = Math.sin(startangle) * r + y;
            lineangle = Math.atan2(x - sx, sy - y);

            if (anticlockwise) {
                destx = sx + 10 * Math.cos(lineangle);
                desty = sy + 10 * Math.sin(lineangle);
            } else {
                destx = sx - 10 * Math.cos(lineangle);
                desty = sy - 10 * Math.sin(lineangle);
            }
            drawArrow(sx, sy, destx, desty, style, 2, angle, d, color, width);
        }

        if (which & 2) {
            sx = Math.cos(endangle) * r + x;
            sy = Math.sin(endangle) * r + y;
            lineangle = Math.atan2(x - sx, sy - y);

            if (anticlockwise) {
                destx = sx - 10 * Math.cos(lineangle);
                desty = sy - 10 * Math.sin(lineangle);
            } else {
                destx = sx + 10 * Math.cos(lineangle);
                desty = sy + 10 * Math.sin(lineangle);
            }

            drawArrow(sx, sy, destx, desty, style, 2, angle, d, color, width);
        }
        ctx.restore();
    }

是不是好复杂呀。如果上面代码看起来痛苦的话,可以阅读@Patrick Horgan写的《 Drawing lines and arcs with arrow heads on HTML5 Canvas 》文章或者阅读早前整理的Canvas绘制箭头一文。

绘制正多边形

绘制正多边形也相对于其他的绘图函数封装而言也较为复杂一点。我们将封装一个 drawStarPolygons() 函数,这个函数既能实现正多边形绘制,也能实现星形多边形的绘制。具体代码如下:

// 绘制正多边形
// @param {Number} xCenter 中心坐标X点
// @param {Number} yCenter 中心坐标Y点
// @param {Number} radius 外圆半径
// @param {Number} sides 多边形边数
// @param {Number} sideIndent (0 ~ 1)
// @param {Number} alpha 角度 默认270度
// @param {Boolean} isFill true填充,false边框
// @param {String} color 正多边形颜色 
function drawStarPolygons(xCenter, yCenter, radius, sides, sideIndent, alpha, isFill, color) {

    var sideIndentRadius = radius * (sideIndent || 0.38);
    var radAngle = alpha ? alpha * Math.PI / 180 : -Math.PI / 2;
    var radAlpha = Math.PI * 2 / sides / 2;

    ctx.save();
    ctx.beginPath();

    var xPos = xCenter + Math.cos(radAngle) * radius;
    var yPos = yCenter + Math.sin(radAngle) * radius;

    ctx.moveTo(xPos, yPos);

    for (var i = 1; i <= sides * 2; i++) {
        var rad = radAlpha * i + radAngle;
        var len = (i % 2) ? sideIndentRadius : radius;
        var xPos = xCenter + Math.cos(rad) * len;
        var yPos = yCenter + Math.sin(rad) * len;

        ctx.lineTo(xPos, yPos);

    }

    ctx.closePath();

    if (isFill) {
        ctx.fillStyle = color;
        ctx.fill();
    } else {
        ctx.strokeStyle = color;
        ctx.stroke();
    }
}

详细的可以阅读Canvas绘制正多边形一文。

示例

前面我们封装了一些我们常常需要使用的绘图函数。那我们拿一个示例来验证一下。比如说我们要绘制一个时钟:

var canvas = document.getElementById('canvasOne');
var ctx = canvas.getContext('2d');
var w = canvas.width = window.innerWidth;
var h = canvas.height = window.innerHeight;
initDrawCanvas(canvas, ctx);

// 绘制一个时钟


var radius = 150;
var handTruncation = canvas.width / 25;
var hourHandTruncation = canvas.width / 10;

// 绘制时钟刻度盘
function drawClockFace() {

    // step1: 绘制时钟的外圆和圆心
    ctx.lineWidth = 4;
    ctx.translate(w / 2, h / 2);

    drawArc(0, 0, radius, 0, 360, true, true, false, '#000');
    drawArc(0, 0, 10, 0, 360, true, true, true, '#000');

    // step2: 绘制时钟刻度线
    for (var i = 0; i < 60; i++) {
        var rad = getAngle(i * 6);
        ctx.save();
        ctx.rotate(rad);

        if (i % 5 === 0) {
            drawSolidLine(radius - 15, -1, radius - 4, -1, 4, '#000');
        } else {
            drawSolidLine(radius - 8, -1, radius - 4, -1, 2, '#999');                   
        }
        ctx.restore();
    }

    // step3: 绘制时钟数字
    ctx.font = radius * 0.15 + "px arial";
    ctx.textBaseline = "middle";
    ctx.textAlign = "center";

    for (var i = 1; i < 13; i++) {
        var ang = getAngle(30 * i);
        ctx.fillText(i.toString(), radius * 0.80 * Math.sin(ang), -radius * 0.80 * Math.cos(ang));
    }
}

// 绘制时钟针
function drawHand(angle, length, width, color) {
    var endX = Math.sin(angle) * length;
    var endY = -Math.cos(angle) * length;
    ctx.lineCap = 'round';
    drawSolidLine(0, 0, endX, endY, width, color);
}

function drawHands(radius) {
    var now = new Date();
    var hour = now.getHours();
    var minute = now.getMinutes();
    var second = now.getSeconds();

    hour = hour % 12;
    hour = getAngle(30) * hour + getAngle(30) * minute / 60 + getAngle(30) * second / 3600;
    minute = Math.PI / 30 * minute + second * Math.PI / 1800;
    second = Math.PI / 30 * second;
    drawHand(hour, radius * 0.4, radius * 0.07); // 时针
    drawHand(minute, radius * 0.6, radius * 0.05); // 分针
    drawHand(second, radius * 0.7, radius * 0.03, 'red'); // 秒针
}

function drawClock() {
    ctx.resetTransform();
    drawRect(0, 0, w, h, true);
    drawClockFace();
    drawHands(radius);
}
setInterval(drawClock, 1000);

最终效果如下:

总结

这篇文章我们整理了Canvas中 CanvasRenderingContext2D 对象中自带绘制基本图形的方法、属性和样式。并且借助这些方法封装了一些绘制基本图形的函数,比如绘制线段、矩形、圆和正多边形的。最后绘制了一张图,把相关的知识汇总在一起。这篇文章也是介绍Canvas绘制基本图形的最后一篇文章了。

Canvas学习:封装Canvas绘制基本图形API

注:点击图片可以下载原图。

在后续的文章中,我们将继续介绍Canvas中相关的知识点,感兴趣的同学欢迎持续关注后续内容的更新。

Canvas学习:封装Canvas绘制基本图形API

大漠

常用昵称“大漠”,W3CPlus创始人,目前就职于手淘。对HTML5、CSS3和Sass等前端脚本语言有非常深入的认识和丰富的实践经验,尤其专注对CSS3的研究,是国内最早研究和使用CSS3技术的一批人。CSS3、Sass和Drupal中国布道者。2014年出版《 图解CSS3:核心技术与案例实战 》。

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