javaScript系列 [10]Canvas绘图(基础)

本文将对Canvas绘图技术进行简单介绍，主要包括Canvas标签、CanvasRenderingContext2D对象核心API的使用以及复杂图形的绘制等内容。

Canvas简单介绍

基本信息

Canvas 是HTML5提供的一种新标签。

    <canvas id="canvas" width="400" height="300"></canvas>

Canvas 是一个矩形区域的画布，在画布上面我们可以通过javaScript控制每一个像素来绘制图形。

Canvas 标签使用javaScript在网页上绘制图像，其本身不具备绘图功能。通过使用canvas并调用相关API，可用多种方式来绘制路径、矩形、圆形、字符以及图像等。

拓展 最早[Canvas]()由`Apple`公司引入到WebKit内核，用于`Mac OSX`的Dashboard，后来又在Safari和Google Chrome中被实现。[Canvas]()标签是`WhatWG Web applications 1.0 规范`的内容，也包含于HTML5中。

应用的领域和趋势

① 炫酷的场景秀：用Canvas实现动态的广告效果能够非常融洽的跨平台运行。
② 数据的可视化：各种统计类的图表(趋势图、饼状图、折线图等)，已经有成熟的开源框架。
③ 游戏开发领域：Canvas是HTML5游戏开发首选，其在基于Web的图像方面比Flash更立体和精巧。

[1] Web图形编辑器：Photoshop图形编辑器将能够100%基于Web实现。
[2] 远程可视化控制：Canvas能更好的实现基于Web的数据传输以gous可视化控制界面。
[3] 各种类型模拟器：从视觉效果和核心功能等方面来说，模拟器可以完全由JavaScript来实现。

参考资料 W3school 、 MDN_Canvas_API
HTML Canvas 2D Context

绘图准备和初体验

Canvas 标签默认拥有300 * 150的宽高，可以通过设置边框来查看。
Canvas 标签支持鼠标右键·(复制图片)·以及(图片另存为)的操作，同图片一致。

Canvas 标签的参考坐标系如上图所示，其Y轴的方向区别于常见的数学坐标系。
Canvas 标签的浏览器兼容很好(IE9+)，若浏览器不兼容建议设置标签内容友好提示。
Canvas 标签本身并不能绘制图形只是画布，具体绘图工作主要有Canvas上下文对象完成。
Canvas 标签上下文对象是javaScript操作Canvas的接口，常用类型是CanvasRenderingContext2D。
Canvas 标签在设置画布宽度和高度的时候建议在标签中直接通过width和height属性节点来实现。

<canvas id="canvas" width="400px" height="300px">当前浏览器不支持canvas，请升级浏览器</canvas>

<script>
    //01 获取canvas画布
    var canvas = document.getElementById("canvas");
    //02 获取canvas上下文对象
    var ctx = canvas.getContext("2d");
    //03 设置路径
    //开启路径(可省略)
    ctx.beginPath();
    //设置路径的起点
    ctx.moveTo(20,50);
    //设置路径对应值
    ctx.lineTo(100,50);
    //设置线条(描边)颜色
    ctx.strokeStyle = "red";
    //04 绘制线条(描边)
    ctx.stroke();
</script>

代码说明 上面的代码将会在canvas画布上绘制出一条红色的线条。

注意 请不要使用`CSS`来控制[Canvas]() 标签的宽高，这样会导致内部图片拉伸和变形，如果重新设置[Canvas]() 标签的宽高属性将会擦除画布中已有的所有内容。

Canvas的基本使用

CanvasRenderingContext2D 核心API介绍

这里列出CanvasRenderingContext2D原型对象上面几乎所有的核心成员供参考。

    canvas                      //当前的画布对象
    filter                      //设置模糊和灰度等过滤效果
    globalAlpha                 //设置透明度(0~1)
    shadowBlur                  //阴影的模糊级别
    shadowColor                 //阴影的颜色
    shadowOffsetX               //阴影距形状的水平距离
    shadowOffsetY               //阴影距形状的垂直距离
    fillStyle                   //设置矩形填充的样式(颜色)
    strokeStyle                 //设置描边样式
    lineCap                     //线条末端的类型   round butt(默认) square
    lineJoin                    //相交线的拐点类型 round miter(默认) bevel
    lineWidth                   //设置线条的宽度   
    miterLimit                  //最大斜接长度(两条线交汇处内角和外角之间的距离)
    lineDashOffset              //设置虚线偏移量
    font                        //设置字体的绘制参数(字号、字体、粗体等)
    textAlign                   //设置文字的水平对齐方式
    textBaseline                //设置文字基线(垂直对齐方式)
    globalCompositeOperation    //设置如何将一个源(新)图像绘制到目标(旧)图像上
    imageSmoothingEnabled       //设置图片是否平滑(非稳定)
    imageSmoothingQuality       //设置图像平滑度的属性(非稳定)

    moveTo()                    //设置路径(起点)
    lineTo()                    //设置路径
    beginPath()                 //开启路径
    closePath()                 //关闭路径
    setLineDash()               //设置虚线宽度数据
    getLineDash()               //获取虚线宽度集合

    rect()                      //绘制矩形
    fillRect()                  //矩形填充
    strokeRect()                //设置描边(矩形)
    clearRect()                 //擦除矩形区域内容

    stroke()                    //设置描边
    fill()                      //设置填充
    clip()                      //剪切指定形状和尺寸的区域
    arc()                       //绘制圆弧(圆)               
    arcTo()                     //绘制曲线
    ellipse()                   //添加椭圆路径(非稳定)
    bezierCurveTo()             //绘制贝塞尔曲线(3)
    quadraticCurveTo()          //绘制贝塞尔曲线(2)
    isPointInPath()             //检查某个点是否在指定的路径中
    isPointInStroke()           //检查某个点是否在指定(范围)
    createLinearGradient()      //创建线性渐变
    createRadialGradient()      //创建放射状/环形的渐变

    fillText()                  //矩形填充(绘制文字)
    strokeText()                //设置描边(文字绘制)
    measureText()               //获取并计算文本宽度
    
    drawImage()                 //绘制图片
    createImageData()           //创建新的ImageData对象
    getImageData()              //获取ImageData对象(矩形区域的像素数据)
    putImageData()              //从指定ImageData对象中把图像放到画布上面
    createPattern()             //在指定的方向上重复指定的元素
    drawFocusIfNeeded()         //如有必要则绘制焦点

    save()                      //保存状态
    scale()                     //设置缩放
    rotate()                    //设置旋转
    restore()                   //返回之前保存过的路径状态和属性
    translate()                 //平移(重新映射画布上的(0,0)位置)
    transform()                 //替换绘图的当前转换矩阵
    setTransform()              //将当前转换重置为单位矩阵,然后运行transform()
    resetTransform()            //使用单位矩阵重新设置当前变形(非稳定)

画布的上下文CanvasRenderingContext2D对象为图形的绘制提供了丰富的接口，我们可以直接调用相关的API来绘制路径、圆弧和矩形等图案。此外，要得到目标图案其实有很多种方法到达罗马的路途并非只有一条，而所有复杂的图案都离不开点、线和面，而且它们应该是渐进的。

点-线-面

这里先在页面中提供一个400 * 300的画布，获取画布的上下文对象。

<canvas id="canvas" width="400px" height="200px"></canvas>

var ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

矩形点和圆形点的绘制

ctx.fillRect(10,10,5,5);            //矩形点

ctx.arc(11.5,40,3,0,2 * Math.PI);   //圆形点
ctx.fill();                         //设置填充

线条的绘制

    //方式(一) 通过绘制连续的矩形来绘制线条
    //示例：(实线)
    for(var i = 0 ; i < 80 ; i++)
    {
        ctx.fillRect(40 + (i * 1),25,1,1);
    }

    //示例：(虚线)
    for(var i = 0 ; i < 20 ; i++)
    {
        ctx.fillRect(40 + (i * 4),40,2,2);
    }

    /*********************************************/

    //方式(二) 通过路径的方式来绘制线条
    //示例：(色度稀释的线条)
    ctx.moveTo(40,60);
    ctx.lineTo(320,60);

    //示例：(色度正常的线条)
    ctx.moveTo(40,70.5);
    ctx.lineTo(320,70.5);

    //设置描边
    ctx.stroke();

面(矩形)的绘制

    //方式(一) 以“矩形点” + 循环的方式来绘制矩形
    for(var i = 0 ; i < 40 ; i++)
    {
        ctx.fillRect(20 + (i * 3),100,3,50);
    }

    //方式(二) 直接绘制矩形
    ctx.fillStyle = "red";
    ctx.fillRect(200,100,50,50);

这里贴出上面代码运行的结果图。

备注 在使用canvas上下文绘制线条的时候，我们会发现线条最终的颜色看上去并不是黑色的感觉比较淡，此外线条的宽度看上去也并不是`1px`而是`2px`。其实，主要原因是在canvas在进行绘制的时候，对齐的点是线的中心位置，因此就会把线分成上下两个0.5px，在进行显示的时候会补齐，因此其色度自然也是不饱和的。在绘制的时候，可以考虑给绘制坐标设置`0.5px`的偏移量来解决。