用初中數學知識擼一個canvas環形進度條

Tusi發表於2019-11-09
Canvas

週末好，今天給大家帶來一款接地氣的環形進度條元件vue-awesome-progress。近日被設計小姐姐要求實現這麼一個環形進度條效果，大體由四部分組成，分別是底色圓環，進度弧，環內文字，進度圓點。設計稿截圖如下：

環形進度條設計稿

我的第一反應還是找現成的元件，市面上很多元件都實現了前3點，獨獨沒找到能畫進度圓點的元件，不然稍加定製也能複用。既然沒有現成的元件，只有自己用vue + canvas擼一個了。

我也很無奈啊

效果圖

先放個效果圖，然後再說下具體實現過程，各位看官且聽我慢慢道來。

環形進度條效果圖

安裝與使用

原始碼地址，歡迎star和提issue。

安裝

npm install --save vue-awesome-progress
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使用

全域性註冊

import Vue from 'vue'
import VueAwesomeProgress from "vue-awesome-progress"
Vue.use(VueAwesomeProgress)
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區域性使用

import VueAwesomeProgress from "vue-awesome-progress"

export default {
    components: {
        VueAwesomeProgress
    },
    // 其他程式碼
}
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script標籤引入元件

同時也支援直接使用script標籤引入哦，滿足有這部分需求的朋友。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <script src="https://cdn.bootcss.com/vue/2.6.10/vue.min.js"></script>
  <script src="path-to/vue-awesome-progress.min.js"></script>
</head>
<body>
  <div id="app"></div>
  <script>
    new Vue({
      el: "#app",
      template: '<vue-awesome-progress :percentage="40"></vue-awesome-progress>'
    })
  </script>
</body>
</html>
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靜態展示

任何事都不是一蹴而就的，我們首先來實現一個靜態的效果，然後再實現動畫效果，甚至是複雜的控制邏輯。

確定畫布大小

第一步是確定畫布大小。從設計稿我們可以直觀地看到，整個環形進度條的最外圍是由進度圓點確定的，而進度圓點的圓心在圓環圓周上。

環形進度條模型

因此我們得出虛擬碼如下：

// canvasSize: canvas寬度/高度
// outerRadius: 外圍半徑
// pointRadius: 圓點半徑
// circleRadius: 圓環半徑
canvasSize = 2 * outerRadius = 2 * (pointRadius + circleRadius)
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據此我們可以定義如下元件屬性：

props: {
  circleRadius: {
    type: Number,
    default: 40
  },
  pointRadius: {
    type: Number,
    default: 6
  }
},
computed: {
  // 外圍半徑
  outerRadius() {
    return this.circleRadius + this.pointRadius
  },
  // canvas寬/高
  canvasSize() {
    return 2 * this.outerRadius + 'px'
  }
}
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那麼canvas大小也可以先進行繫結了

<template>
    <canvas ref="canvasDemo" :width="canvasSize" :height="canvasSize" />
</template>
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獲取繪圖上下文

getContext('2d')方法返回一個用於在canvas上繪圖的環境，支援一系列2d繪圖API。

mounted() {
  // 在$nextTick初始化畫布，不然dom還未渲染好
  this.$nextTick(() => {
    this.initCanvas()
  })
},
methods: {
  initCanvas() {
    var canvas = this.$refs.canvasDemo;
    var ctx = canvas.getContext('2d');
  }
}
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畫底色圓環

完成了上述步驟後，我們就可以著手畫各個元素了。我們先畫圓環，這時我們還要定義兩個屬性，分別是圓環線寬circleWidth和圓環顏色circleColor。

circleWidth: {
  type: Number,
  default: 2
},
circleColor: {
  type: String,
  default: '#3B77E3'
}
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canvas提供的畫圓弧的方法是ctx.arc()，需要提供圓心座標，半徑，起止弧度，是否逆時針等引數。

ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);
複製程式碼

我們知道，Web網頁中的座標系是這樣的，從絕對定位的設定上其實就能看出來（top，left設定正負值會發生什麼變化），而且原點(0, 0)是在盒子（比如說canvas）的左上角哦。

web座標系

對於角度而言，0°是x軸正向，預設是順時針方向旋轉。

圓環的圓心就是canvas的中心，所以x, y 取outerRadius的值就可以了。

ctx.strokeStyle = this.circleColor;
ctx.lineWidth = this.circleWidth;
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.outerRadius, this.outerRadius, this.circleRadius, 0, this.deg2Arc(360));
ctx.stroke();
複製程式碼

注意arc傳的是弧度引數，而不是我們常理解的360°這種概念，因此我們需要將我們理解的360°轉為弧度。

// deg轉弧度
deg2Arc(deg) {
  return deg / 180 * Math.PI
}
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畫圓環

畫文字

呼叫fillText繪製文字，利用canvas.clientWidth / 2和canvas.clientWidth / 2取得中點座標，結合控制文字對齊的兩個屬性textAlign和textBaseline，我們可以將文字繪製在畫布中央。文字的值由label屬性接收，字型大小由fontSize屬性接收，顏色則取的fontColor。

if (this.label) {
  ctx.font = `${this.fontSize}px Arial,"Microsoft YaHei"`
  ctx.fillStyle = this.fontColor;
  ctx.textAlign = 'center'
  ctx.textBaseline = 'middle'
  ctx.fillText(this.label, canvas.clientWidth / 2, canvas.clientWidth / 2);
}
複製程式碼

畫文字

畫進度弧

支援普通顏色和漸變色，withGradient預設為true，代表使用漸變色繪製進度弧，漸變方向我預設給的從上到下。如果希望使用普通顏色，withGradient傳false即可，並可以通過lineColor自定義顏色。

if (this.withGradient) {
  this.gradient = ctx.createLinearGradient(this.circleRadius, 0, this.circleRadius, this.circleRadius * 2);
  this.lineColorStops.forEach(item => {
    this.gradient.addColorStop(item.percent, item.color);
  });
}
複製程式碼

其中lineColorStops是漸變色的顏色偏移斷點，由父元件傳入，可傳入任意個顏色斷點，格式如下：

colorStops2: [
  { percent: 0, color: '#FF9933' },
  { percent: 1, color: '#FF4949' }
]
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畫一條從上到下的進度弧，即270°到90°

ctx.strokeStyle = this.withGradient ? this.gradient : this.lineColor;
ctx.lineWidth = this.lineWidth;
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.outerRadius, this.outerRadius, this.circleRadius, this.deg2Arc(270), this.deg2Arc(90));
ctx.stroke();
複製程式碼

畫進度弧

其中lineWidth是弧線的寬度，由父元件傳入

lineWidth: {
  type: Number,
  default: 8
}
複製程式碼

畫進度圓點

最後我們需要把進度圓點補上，我們先寫死一個角度90°，顯而易見，圓點座標為(this.outerRadius, this.outerRadius + this.circleRadius)

90度圓點座標

畫圓點的程式碼如下：

ctx.fillStyle = this.pointColor;
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.outerRadius, this.outerRadius + this.circleRadius, this.pointRadius, 0, this.deg2Arc(360));
ctx.fill();
複製程式碼

其中pointRadius是圓點的半徑，由父元件傳入：

pointRadius: {
  type: Number,
  default: 6
}
複製程式碼

90度畫圓點

角度自定義

當然，進度條的角度是靈活定義的，包括開始角度，結束角度，都應該由呼叫者隨意給出。因此我們再定義一個屬性angleRange，用於接收起止角度。

angleRange: {
  type: Array,
  default: function() {
    return [270, 90]
  }
}
複製程式碼

有了這個屬性，我們就可以隨意地畫進度弧和圓點了，哈哈哈哈。

等等，你忘了這個場景

老哥，這種圓點座標怎麼求？

特殊角度怎麼求圓點圓心座標

噗......看來高興過早了，最重要的是根據不同角度求得圓點的圓心座標，這讓我頓時犯了難。

你要冷靜

經過冷靜思考，我腦子裡閃過了一個利用正餘弦公式求座標的思路，但前提是座標系原點如果在圓環外接矩形的左上角才好算。仔細想想，冇問題啦，我先給座標系平移一下，最後求出來結果，再補個平移差值不就行了嘛。

平移座標系後求圓點座標

?畫圖工具不是很熟練，這裡圖沒畫好，線歪了，請忽略細節。

好的，我們先給座標系向右下方平移pointRadius，最後求得結果再加上pointRadius就好了。虛擬碼如下：

// realx：真實的x座標
// realy：真實的y座標
// resultx：平移後求取的x座標
// resultx：平移後求取的y座標
// pointRadius 圓點半徑
realx = resultx + pointRadius
realy = resulty + pointRadius
複製程式碼

求解座標的思路大概如下，分四個範圍判斷，得出求解公式，應該還可以化簡，不過我數學太菜了，先這樣吧。

getPositionsByDeg(deg) {
    let x = 0;
    let y = 0;
    if (deg >= 0 && deg <= 90) {
        // 0~90度
        x = this.circleRadius * (1 + Math.cos(this.deg2Arc(deg)))
        y = this.circleRadius * (1 + Math.sin(this.deg2Arc(deg)))
    } else if (deg > 90 && deg <= 180) {
        // 90~180度
        x = this.circleRadius * (1 - Math.cos(this.deg2Arc(180 - deg)))
        y = this.circleRadius * (1 + Math.sin(this.deg2Arc(180 - deg)))
    } else if (deg > 180 && deg <= 270) {
        // 180~270度
        x = this.circleRadius * (1 - Math.sin(this.deg2Arc(270 - deg)))
        y = this.circleRadius * (1 - Math.cos(this.deg2Arc(270 - deg)))
    } else {
        // 270~360度
        x = this.circleRadius * (1 + Math.cos(this.deg2Arc(360 - deg)))
        y = this.circleRadius * (1 - Math.sin(this.deg2Arc(360 - deg)))
    }
    return { x, y }
}
複製程式碼

最後再補上偏移值即可。

const pointPosition = this.getPositionsByDeg(nextDeg);
ctx.arc(pointPosition.x + this.pointRadius, pointPosition.y + this.pointRadius, this.pointRadius, 0, this.deg2Arc(360));
複製程式碼

任意角度畫弧線和圓點

這樣，一個基本的canvas環形進度條就成型了。

動畫展示

靜態的東西逼格自然是不夠的，因此我們需要再搞點動畫效果裝裝逼。

基礎動畫

我們先簡單實現一個線性的動畫效果。基本思路是把開始角度和結束角度的差值分為N段，利用window.requestAnimationFrame依次執行動畫。

比如從30°到90°，我給它分為6段，每次畫10°。要注意canvas畫這種動畫過程一般是要重複地清空畫布並重繪的，所以第一次我畫的弧線範圍就是30°~40°，第二次我畫的弧線範圍就是30°~50°，以此類推......

基本的程式碼結構如下，具體程式碼請參考vue-awesome-progress v1.1.0版本，如果順手幫忙點個star也是極好的。

animateDrawArc(canvas, ctx, startDeg, endDeg, nextDeg, step) {
  window.requestAnimationFrame(() => {
    // 清空畫布
    ctx.clearRect(0, 0, canvas.clientWidth, canvas.clientHeight);
    // 求下一個目標角度
    nextDeg = this.getTargetDeg(nextDeg || startDeg, endDeg, step);
    // 畫圓環
    // 畫文字
    // 畫進度弧線
    // 畫進度圓點
    if (nextDeg !== endDeg) {
      // 滿足條件繼續呼叫動畫，否則結束動畫
      this.animateDrawArc(canvas, ctx, startDeg, endDeg, nextDeg, step)
    }
  }
}
複製程式碼

線性動畫

緩動效果

線性動畫顯得有點單調，可操作性不大，因此我考慮引入貝塞爾緩動函式easing，並且支援傳入動畫執行時間週期duration，增強了可定製性，使用體驗更好。這裡不列出實現程式碼了，請前往vue-awesome-progress檢視。

<vue-awesome-progress label="188人" :duration="10" easing="0,0,1,1" />

<vue-awesome-progress
  label="36℃"
  circle-color="#FF4949"
  :line-color-stops="colorStops"
  :angle-range="[60, 180]"
  :duration="5"
/>

// 省略部分...

<vue-awesome-progress label="188人" easing="1,0.28,0.17,0.53" :duration="10" />

<vue-awesome-progress
  label="36℃"
  circle-color="#FF4949"
  :line-color-stops="colorStops"
  :angle-range="[60, 180]"
  :duration="5"
  easing="0.17,0.67,0.83,0.67"
/>
複製程式碼

環形進度條緩動效果

可以看到，當傳入不同的動畫週期duration和緩動引數easing時，動畫效果各異，完全取決於使用者自己。

其他效果

當然根據元件支援的屬性，我們也可以定製出其他效果，比如不顯示文字，不顯示圓點，弧線線寬與圓環線寬一樣，不使用漸變色，不需要動畫，等等。我們後續也會考慮支援更多能力，比如控制進度，數字動態增長等！具體使用方法，請參考vue-awesome-progress。

其他效果案例

更新日誌

2019年11月10日更新

由於我從業務場景出發做了這個元件，沒有考慮到大部分場景都是傳百分比控制進度的，因此在v1.4.0版本做了如下修正：

  1. 廢棄angle-range，改用percentage控制進度，同時提供start-deg屬性控制起始角度；

  2. with-gradient改為use-gradient

  3. 通過show-text控制是否顯示進度文字

  4. 支援通過format函式自定義顯示文字的規則

v1.4.0版本效果

結語

寫完這個元件有讓我感覺到，程式設計師最終不是輸給了程式碼和技術的快速迭代，而是輸給了自己的邏輯思維能力和數學功底。就vue-awesome-progress這個元件而言，根據這個思路，我們也能迅速開發出適用於React，Angular以及其他框架生態下的元件。工作三年有餘，接觸了不少框架和技術，經歷了MVVM，Hybrid，小程式，跨平臺，大前端，serverless的大火，也時常感慨“學不動了”，在這個快速演進的程式碼世界裡常常感到失落。好在自己還沒有丟掉分析問題的能力，而不僅僅是呼叫各種API和外掛，這可能是程式設計師最寶貴的財富吧。前路坎坷，我輩當不忘初心，願你出走半生，歸來仍是少年！

我是Tusi，一個創業公司前端小leader，每天依然為寫不完的業務程式碼煩惱，在打磨產品道路上沉澱技術，探索成長路線。如果你與我一樣，正在思考自己的技術成長與價值，歡迎加我微信交流探討，微訊號ice_lloly。我會在公眾號大前端技術沙龍和小程式Tusi部落格同步部落格內容，快來撩我！

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