HTML5 canvas

翻译自：https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/Guide/HTML/Canvas_tutorial/Drawing_shapes

栅格

在我们开始画图之前，我们需要了解一下画布栅格（canvas grid）以及坐标空间。上一页中的HTML模板中有个宽高150px的canvas元素。如右图所示，canvas元素默认被网格所覆盖。通常来说网格中的一个单元相当于canvas元素中的一像素。栅格的起点为左上角（坐标为（0,0））。所有元素的位置都相对于原点定位。所以图中蓝色方形左上角的坐标为距离左边（Y轴）x像素，距离上边（X轴）y像素（坐标为（x,y））。在课程的最后我们会平移原点到不同的坐标上，旋转网格以及缩放。现在我们还是使用原来的设置。

绘制矩形
不同于SVG，HTML中的元素canvas只支持一种原生的图形绘制：矩形。所有其他的图形的绘制都至少需要生成一条路径。不过，我们拥有众多路径生成的方法让复杂图形的绘制成为了可能。

首先，我们回到矩形的绘制中。canvas提供了三种方法绘制矩形：

fillRect(x, y, width, height)
绘制一个填充的矩形
strokeRect(x, y, width, height)
绘制一个矩形的边框
clearRect(x, y, width, height)
清除指定矩形区域，让清除部分完全透明。
上面提供的方法之中每一个都包含了相同的参数。x与y指定了在canvas画布上所绘制的矩形的左上角（相对于原点）的坐标。width和height设置矩形的尺寸。

下面的draw() 函数是前一页中取得的，现在就来使用上面的三个函数。

矩形（Rectangular）例子

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext) {
var ctx = canvas.getContext('2d');

ctx.fillRect(25,25,100,100);
ctx.clearRect(45,45,60,60);
ctx.strokeRect(50,50,50,50);
}
}
该例子的输出如下图所示。

fillRect()函数绘制了一个边长为100px的黑色正方形。clearRect()函数从正方形的中心开始擦除了一个60*60px的正方形，接着strokeRect()在清除区域内生成一个50*50的正方形边框。

接下来我们能够看到clearRect()的两个可选方法，然后我们会知道如何改变渲染图形的填充颜色及描边颜色。

不同于下一节所要介绍的路径函数（path function）,以上的三个函数绘制之后会马上显现在canvas上，即时生效。

绘制路径
使用路径绘制图形需要一些额外的步骤。首先，需要生成路径。然后再路径上使用绘图命令绘制。之后闭合路径。一旦路径生成，你就能通过描边或填充路径来渲染图形。以下是所要用到的函数：

beginPath()
新建一条路径，生成之后，图形绘制命令被指向到路径上生成路径。
closePath()
闭合路径之后图形绘制命令有重新指向到上下文中。
stroke()
通过线条来绘制图形轮廓。
fill()
通过填充路径的内容区域生成图形。
生成路径的第一步叫做beginPath()。本质上，路径是由很多子路径构成，这些子路径都是在一个列表中，所有的子路径（线、矩形、等等）构成图形。而每次这个方法调用之后，列表清空重置，然后我们就可以重新绘制新的图形。

注意：当前路径为空，即调用beginPath()之后，或者canvas刚建的时候，第一条路径构造命令通常被视为是moveTo（），无论最后的是什么。出于这个原因，你几乎总是要在设置路径之后专门指定你的起始位置。
第二步就是调用函数指定绘制路径，等下回简单介绍。

第三，就是闭合路径closePath(),不是必需的。这个方法会通过绘制一条从当前点到开始点的直线来闭合图形。如果图形是已经闭合了的，即当前点为开始点，该函数什么也不做。

注意：当你调用fill()函数时，所有没有闭合的形状都会自动闭合，所以你不需要调用closePath()函数。而这并不是stroke（）所具有的。
绘制一个三角形

例如，绘制三角形的代码如下：

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext){
var ctx = canvas.getContext('2d');

ctx.beginPath();
ctx.moveTo(75,50);
ctx.lineTo(100,75);
ctx.lineTo(100,25);
ctx.fill();
}
}
输出看上去如下：

移动笔触

一个非常有用的函数，而这个函数实际上并不能画出任何东西，也是上面所描述的路径列表的一部分，这个函数就是moveTo（）。或者你可以想象一下在纸上作业，一支钢笔或者铅笔的笔尖从一个点到另一个点的移动过程。

moveTo(x, y)
将笔触移动到指定的坐标的x以及y上。
当canvas初始化或者beginPath()调用后，你通常会使用moveTo()函数设置起点。我们也能够使用moveTo()绘制一个不连续的路径。看一下下面的笑面例子。我将用到moveTo()方法（红线处）的地方标记了。

你可以尝试一下，使用下边的代码片。只需要将其复制到之前的draw()函数即可。

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext){
var ctx = canvas.getContext('2d');

ctx.beginPath();
ctx.arc(75,75,50,0,Math.PI*2,true); // 绘制
ctx.moveTo(110,75);
ctx.arc(75,75,35,0,Math.PI,false); // 口(顺时针)
ctx.moveTo(65,65);
ctx.arc(60,65,5,0,Math.PI*2,true); // 左眼
ctx.moveTo(95,65);
ctx.arc(90,65,5,0,Math.PI*2,true); // 右眼
ctx.stroke();
}
}
结果如下：

如果你想看到连续的线，你可以移除调用的moveTo（）。

注意:需要学习更过关于arc()函数的，请看下面的{{anch("Arcs")}}
线

绘制直线，需要用到的方法lineTo();

lineTo(x, y)
绘制一条从当前位置到指定x以及y位置的直线。
该方法有两个参数：x以及y ，代表坐标系中直线结束的点。开始点和之前的绘制路径有关，之前路径的结束点就是接下来的开始点，等等。。。开始点也可以通过moveTo（）函数改变。

下面的例子绘制两个三角形，一个是填充的，另一个是描边的。

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext){
var ctx = canvas.getContext('2d');

// 填充三角形
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(25,25);
ctx.lineTo(105,25);
ctx.lineTo(25,105);
ctx.fill();

// 描边三角形
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(125,125);
ctx.lineTo(125,45);
ctx.lineTo(45,125);
ctx.closePath();
ctx.stroke();
}
}

这里从调用beginPath()函数准备绘制一个新的形状路径开始。然后使用moveTo()函数移动到目标位置上。然后下面，两条线段绘制后构成三角形的两条边。

你会注意到填充与描边三角形步骤有所不同。正如上面所提到的，因为路径使用填充（filled）时，路径自动闭合，使用描边（stroked）则不会闭合路径。如果没有添加闭合路径closePath()到描述三角形函数中，则只绘制了两条线段，并不是一个完整的三角形。

圆弧（Arcs）

绘制圆弧或者圆，我们使用arc()方法。当然可以使用arcTo()，不过这个的现实并不是那么的可靠，我们不用它。

arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise)
绘制圆弧
该方法有五个参数： x,y为绘制圆弧所在圆上的圆心坐标。radius为半径。startAngle以及engAngle参数用弧度定义了开始以及结束的弧度。这些都是以x轴为基准。参数anticlockwise 为一个布尔值。为true时，是逆时针方向，否则顺时针方向。

注意：arc()函数中的角度单位是弧度，不是度数。角度与弧度的js表达式:radians=(Math.PI/180)*degrees。
下面的例子比上面的要复杂一下，下面绘制了12个不同的角度以及填充的圆弧。

下面两个for循环，生成圆弧的行列（x,y）坐标。每一段圆弧的开始都调用beginPath()。代码中，每个圆弧的参数都是可变的，实际生活中，我们并不需要这样做。

x,y坐标是可变的。半径（radius）和开始角度（startAngle）都是固定的。结束角度（endAngle）在第一列开始时是180度（半圆）然后每列增加90度。最后一列形成一个完整的圆。

clockwise 语句作用于第一、三行是顺时针的圆弧，anticlockwise作用于二、四行为逆时针圆弧。if语句让一、二行描边圆弧，下面两行填充路径。

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext){
var ctx = canvas.getContext('2d');

for(var i=0;i<4;i++){
for(var j=0;j<3;j++){
ctx.beginPath();
var x = 25+j*50; // x coordinate
var y = 25+i*50; // y coordinate
var radius = 20; // 圆弧半径
var startAngle = 0; // 开始点
var endAngle = Math.PI+(Math.PI*j)/2; // 结束点
var anticlockwise = i%2==0 ? false : true; // 顺时针或逆时针

ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);

if (i>1){
ctx.fill();
} else {
ctx.stroke();
}
}
}
}
}

贝塞尔（bezier）以及二次贝塞尔

下一个十分有用的路径类型就是 贝塞尔曲线。二次以及三次贝塞尔曲线都十分有用，一般用来绘制复杂有规律的图形。

quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)
绘制二次贝塞尔曲线，x,y为结束点，cp1x,cp1y为控制点。
bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x, y)

绘制三次贝塞尔曲线，x,y为结束点，cp1x,cp1y为控制点一，cp2x,cp2y为控制点二。
右边的图能够很好的描述两者的关系，二次贝塞尔曲线有一个开始、结束点（蓝色）以及一个控制点（红色），而三次贝塞尔曲线使用两个控制点。

参数x、y在这两个方法中都是结束点坐标。cp1x,cp1y为坐标中的第一个控制点，cp2x,cp2y为坐标中的第二个控制点。

下面的这些例子没有多少是困难的。这两个例子中我们会连续绘制贝塞尔曲线，最后会形成复杂的图形。使用二次以及三次贝塞尔曲线是由一定的难度的，因为不同于像Adobe Illustrators这样的矢量软件，我们所绘制的曲线没有直接的视觉反馈给我们。这让绘制复杂的图形十分的困难。在下面的例子中，我们会绘制一些简单有规律的图形，如果你有时间，以及更多的耐心很多复杂的图形你都可以绘制出来。

二次贝塞尔曲线

这个例子使用多个贝塞尔曲线来渲染对话框。

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext) {
var ctx = canvas.getContext('2d');

// Quadratric curves example
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(75,25);
ctx.quadraticCurveTo(25,25,25,62.5);
ctx.quadraticCurveTo(25,100,50,100);
ctx.quadraticCurveTo(50,120,30,125);
ctx.quadraticCurveTo(60,120,65,100);
ctx.quadraticCurveTo(125,100,125,62.5);
ctx.quadraticCurveTo(125,25,75,25);
ctx.stroke();
}
}

三次贝塞尔曲线

这个例子使用贝塞尔曲线绘制心形。

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext){
var ctx = canvas.getContext('2d');

// Quadratric curves example
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(75,40);
ctx.bezierCurveTo(75,37,70,25,50,25);
ctx.bezierCurveTo(20,25,20,62.5,20,62.5);
ctx.bezierCurveTo(20,80,40,102,75,120);
ctx.bezierCurveTo(110,102,130,80,130,62.5);
ctx.bezierCurveTo(130,62.5,130,25,100,25);
ctx.bezierCurveTo(85,25,75,37,75,40);
ctx.fill();
}
}

矩形

直接在画布上绘制矩形的三个额外方法，正如我们开始所见的 {{anch("Drawing rectangles")}}，同样，也有rect()方法，将一个矩形路径增加到当前路径上。

rect(x, y, width, height)
绘制一个左上角坐标为（x,y），宽高为width以及height的矩形。
当该方法执行的时候，moveTo()方法自动设置坐标参数（0,0）。也就是说，当前笔触自动重置会默认坐标。

组合使用

目前为止，每一个例子中的每个图形都只用到一种类型的路径。然而，绘制一个图形并没有限制使用数量以及类型。所以在最后的一个例子里，让我们组合使用所有的路径函数来重现一组著名的游戏人物。

function draw() {
var canvas = document.getElementById('canvas');
if (canvas.getContext){
var ctx = canvas.getContext('2d');

roundedRect(ctx,12,12,150,150,15);
roundedRect(ctx,19,19,150,150,9);
roundedRect(ctx,53,53,49,33,10);
roundedRect(ctx,53,119,49,16,6);
roundedRect(ctx,135,53,49,33,10);
roundedRect(ctx,135,119,25,49,10);

ctx.beginPath();
ctx.arc(37,37,13,Math.PI/7,-Math.PI/7,false);
ctx.lineTo(31,37);
ctx.fill();

for(var i=0;i<8;i++){
ctx.fillRect(51+i*16,35,4,4);
}

for(i=0;i<6;i++){
ctx.fillRect(115,51+i*16,4,4);
}

for(i=0;i<8;i++){
ctx.fillRect(51+i*16,99,4,4);
}

ctx.beginPath();
ctx.moveTo(83,116);
ctx.lineTo(83,102);
ctx.bezierCurveTo(83,94,89,88,97,88);
ctx.bezierCurveTo(105,88,111,94,111,102);
ctx.lineTo(111,116);
ctx.lineTo(106.333,111.333);
ctx.lineTo(101.666,116);
ctx.lineTo(97,111.333);
ctx.lineTo(92.333,116);
ctx.lineTo(87.666,111.333);
ctx.lineTo(83,116);
ctx.fill();

ctx.fillStyle = "white";
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(91,96);
ctx.bezierCurveTo(88,96,87,99,87,101);
ctx.bezierCurveTo(87,103,88,106,91,106);
ctx.bezierCurveTo(94,106,95,103,95,101);
ctx.bezierCurveTo(95,99,94,96,91,96);
ctx.moveTo(103,96);
ctx.bezierCurveTo(100,96,99,99,99,101);
ctx.bezierCurveTo(99,103,100,106,103,106);
ctx.bezierCurveTo(106,106,107,103,107,101);
ctx.bezierCurveTo(107,99,106,96,103,96);
ctx.fill();

ctx.fillStyle = "black";
ctx.beginPath();
ctx.arc(101,102,2,0,Math.PI*2,true);
ctx.fill();

ctx.beginPath();
ctx.arc(89,102,2,0,Math.PI*2,true);
ctx.fill();
}
}

// A utility function to draw a rectangle with rounded corners.

function roundedRect(ctx,x,y,width,height,radius){
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x,y+radius);
ctx.lineTo(x,y+height-radius);
ctx.quadraticCurveTo(x,y+height,x+radius,y+height);
ctx.lineTo(x+width-radius,y+height);
ctx.quadraticCurveTo(x+width,y+height,x+width,y+height-radius);
ctx.lineTo(x+width,y+radius);
ctx.quadraticCurveTo(x+width,y,x+width-radius,y);
ctx.lineTo(x+radius,y);
ctx.quadraticCurveTo(x,y,x,y+radius);
ctx.stroke();
}
结果画面如下：

我们不会很详细地讲解上面的代码，因为事实上这很容易理解。重要的一点是绘制上下文中使用到了fillStyle属性，以及封装函数(例子中的 roundedRect())。使用封装函数对于减少代码量以及复杂度十分有用。

在稍后的课程里，我们会回头再看看fillStyle样式的更多细节。这章节中，我们所做的关于fillStyle样式仅是改变填充颜色，由默认的黑色到白色，然后又是黑色。