canvas核心技術-如何繪製線段

snayan發表於2019-02-16
Canvas

這篇是學習和回顧canvas系列筆記的第一篇，完整筆記詳見：canvas核心技術

學習canvas，首先得知道如何去繪製線段，然後才能通過很多簡單的線段去實現比較複雜的圖形，比如常見的圖表，柱狀圖，折線圖等都是通過一段一段的線段實現的。

基礎知識

canvas 的基礎知識不算多，主要掌握如何繪製線段，圖形，圖片，文字等。canvas可以在瀏覽器中繪製，也可以藉助 node-canvas在node服務端繪製簡單的圖片。本文只記錄在瀏覽器中繪製，至於在node端如何繪製，自己可以去檢視相關資料。

在瀏覽器中繪製，就先在html中定義canvas元素，預設寬高是300 * 150，可以通過width和height設定。注意canvas元素樣式寬高和canvas繪圖畫布寬高不是一個東西，這塊將在以後說的。

<canvas id="canvas">
  <p>當前瀏覽器不支援canvas，請升級瀏覽器</p>
</canvas>

在繪製之前，我們要先獲取當前canvas的2d繪製上下文context，後續總是通過操作context來進行繪製。

let canvas = document.querySelector(`#canvas`);
if (!canvas) {
  throw new Error(`can not find canvas element`);
}
// 注意2d.引數必須是小寫的；
// 通過設定引數為webgl，可以獲取3d繪製上下文
let ctx = canvas.getContext(`2d`);

注：後續示例中會忽略上面的程式碼片段，直接使用 ctx 變數表示canvas的2d繪製上下文。

再來看看canvas 2d繪製中的座標系統，當前canvas元素左上角為座標原點(0,0)，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，如下圖。可以通過平移(translate)，旋轉(rotate)，縮放(scale)來操作座標系，實現一些動畫，這部分將在動畫知識部分詳細講解。

圖片描述

線段

在繪製一條簡單的線段時，一般會先設定線段的樣式，比如，顏色，線條寬度，線條端點樣式等，我們通過設定strokeStyle來設定ctx的全域性繪製樣式，可以是rgba或合法的16進位制顏色值，或者漸變物件等。如下程式碼簡單的繪製了一條從(10,10)到(50,60)的，寬度為10的，紅色的線段。

ctx.strokeStyle = `red`;
ctx.lineWidth = 10;
ctx.moveTo(10, 10);
ctx.lineTo(50, 60);
ctx.stroke();

圖片描述

先看看與繪製線段相關的方法以及屬性，

相關屬性：

  • lineCap，該值告訴瀏覽器如何繪製線段的端點，可選值為以下三個之一：butt，round，square。預設為butt。
  • lineWidth，該值決定了線段的畫素寬度。必須為非負，非無窮，預設為1.0。
  • lineJoin，決定了兩條線段相交時如何繪製焦點，只有當兩條線段方向不同時，才會生效。可取值：bevel，round，miter。預設值是miter。
  • miterLimit，告訴瀏覽器如何繪製miter形式的線段焦點，只有當lineJoin=`miter`有效，預設為10.0。
  • lineDashOffset，設定虛線偏移量，預設為0.0。

相關方法：

  • beginPath，將當前路徑之中的所有子路徑都要清除掉，以此來重置當前路徑。一般在繪製閉合圖形時要先呼叫。
  • closePath ,顯示的封閉某段路徑。該方法用於封閉圓弧路徑以及由曲線或線段所建立的開放路徑。
  • moveTo，移動當前繪製點到指定的座標。
  • lineTo，從上一個點繪製一條到指定座標點的線段。
  • setLineDash，用來設定虛線的方法，引數是一個陣列，表明繪製實線的長度，以及實線之間的間隙的長度。

試試用設定不同的lineCap 值來繪製同樣的線段

ctx.lineWidth = 10;
ctx.textAlign = `center`;
let colors = [`red`, `green`, `blue`];
let lineCaps = [`butt`, `round`, `square`];
for (let [index, lc] of lineCaps.entries()) {
  ctx.strokeStyle = colors[index]; //設定線段的顏色
  ctx.lineCap = lc; // 設定lineCap
  ctx.beginPath(); // 清空當前路徑
  ctx.moveTo(10, 20 + 20 * index);
  ctx.lineTo(50, 20 + 20 * index);
  ctx.stroke();
  ctx.fillText(lc, 80, 25 + 20 * index);
}

圖片描述

從上圖結果可以看出，再將lineCap設定為round 和square時會在原線段的兩端加上一定長度的端點，只不過round是圓弧樣式，square是矩形樣式。需要注意的一點是，在canvas繪製上下文中同一時刻只能存在一個當前路徑，為了繪製不同的線段，必須在每次繪製之前呼叫beginPath()來清空當前路線，開始新的路徑。

再來試試用不同的lineJoin值來繪製兩個線段焦點處的樣式

ctx.lineWidth = 20;
ctx.textAlign = `center`;
ctx.lineCap = `butt`;
let colors = [`red`, `green`, `blue`];
let lineJoins = [`bevel`, `round`, `miter`];
for (let [index, lj] of lineJoins.entries()) {
  ctx.strokeStyle = colors[index]; //設定線段的顏色
  ctx.lineJoin = lj; //設定lineJoin
  ctx.beginPath(); //清空當前路徑
  ctx.moveTo(10 + 80 * index, 20);
  ctx.lineTo(50 + 80 * index, 20);
  ctx.lineTo(50 + 80 * index, 60);
  ctx.stroke();
  ctx.fillText(lj, 40 + 80 * index, 80);
}

圖片描述

可以看到，三種lineJoin在處理兩條線段的焦點處的不同。其中，在設定lineJoin="miter"時，通過設定miterLimit屬性可以設定斜接線的長度與二分之一線寬的最大比值，當超過這個比值時，則lineJoin會採用bevel方式。

canvas不僅可以繪製實線，還可以繪製虛線。繪製虛線，通過設定lineDashOffset屬性和呼叫setLineDash()方式。

ctx.lineWidth = 10;
ctx.textAlign = `center`;
ctx.setLineDash([8, 8]); //表示實線部分8個畫素，間隙部分8個畫素
let colors = [`red`, `green`, `blue`];
let lineDashOffsets = [1, 2, 4];
for (let [index, ldOffset] of lineDashOffsets.entries()) {
  ctx.strokeStyle = colors[index]; //線段顏色
  ctx.lineDashOffset = ldOffset; //設定了偏移量
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(10, 20 + 20 * index);
  ctx.lineTo(100, 20 + 20 * index);
  ctx.stroke();
  ctx.fillText(`lineDashOffset:${ldOffset}`, 160, 25 + 20 * index);
}

圖片描述

從圖可以看到lineDashOffset就是設定的開始繪製虛線的偏移量。setLineDash()方法，接受一個陣列引數，如果陣列個數是奇數，則會預設把當前陣列元素複製一份，使之變成偶數。從第0個元素，表示實線部分長度，第1個元素，表示間隙部分長度，第2個元素，表示實線部分長度，第3個元素，表示間隙部分長度，如果到陣列最後一個元素了，又會從頭開始，以此類推。

ctx.lineWidth = 10;
ctx.textAlign = `center`;
let colors = [`red`, `green`, `blue`, `gray`];
let lineDashes = [[20, 20], [40, 40], [20, 40], [20, 40, 20]];
for (let [index, ld] of lineDashes.entries()) {
  ctx.strokeStyle = colors[index]; //設定顏色
  ctx.setLineDash(ld); //設定lineDash
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(10, 20 + 20 * index);
  ctx.lineTo(171, 20 + 20 * index);
  ctx.stroke();
  ctx.fillText(`lineDashes:[${ld}]`, 240, 25 + 20 * index);
}

圖片描述

可以通過動態設定lineDashOffset來實現蟻線，比如選擇PS中選區邊緣的蟻線。

let lineDashOffset = 0; //初始lineDashOffset
ctx.strokeStyle = `green`;
function animate() {
  if (lineDashOffset > 25) {
    lineDashOffset = 0;
  }
  ctx.clearRect(0, 0, width, height); //清空當前canvas
  ctx.lineDashOffset = -lineDashOffset; //設定lineDashOffset
  ctx.setLineDash([4, 4]); // 設定實線長度和間隙長度
  ctx.rect(20, 20, 100, 100); //繪製一個矩形
  ctx.stroke(); //對canvas當前路徑描邊
  lineDashOffset += 1; //lineDashOffset偏移加1
  window.requestAnimationFrame(animate); //用瀏覽器幀速率來反覆執行animate函式
}
animate();

圖片描述

小結

繪製線段時，要理解canvas當前路徑概念，某一時刻，canvas中當前路徑只有一條，在開始新的路徑時，必須呼叫beginPath()。可以通過設定lineWidth，lineCap，lineJoin設定線段的繪製樣式。在描邊線段時，可以通過strokeStyle來設定線段的顏色。

canvas中不僅可以繪製實線，還可以通過lineDashOffset和setLineDash()來繪製虛線。

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