iOS开发之Quartz2D详解

1. 什么是Quartz2D？

Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统

Quartz 2D能完成的工作

• 绘制图形 : 线条\三角形\矩形\圆\弧等
• 绘制文字
• 绘制\生成图片(图像)
• 读取\生成PDF
• 截图\裁剪图片
• 自定义UI控件
• ……….

2. Quartz 2D应用示例

裁剪图片

涂鸦／画板

手势解锁

报表

屏幕截图

3. 图形上下文（Graphics Context）

因为很多计算机的概念和术语，都是从外文翻译而来。所以有些的术语比较难以理解，看其名，不知其意。

图形上下文（Graphics Context）中的‘Context’还可以翻译为‘环境’（setting）。

图形上下文是一种特殊类型（CGContextRef）的数据，它保存了绘图信息，绘图状态以及图形的输出目标。

开发中，你绘制的图形信息（矩形，线段，圆。。。），设置的图形状态（颜色，线宽。。。）等信息首先是以数据的形式保存在图形上下文类型的变量中，然后再根据图形上下文中的输出目标绘制到不同的显示介质上。

相同的一套绘图序列，只要指定不同的图形上下文（这里指输出目标不同的图形上下文），就可将相同的图像绘制到不同的目标上

Quartz2D提供了以下几种类型的Graphics Context：

• Bitmap Graphics Context
• PDF Graphics Context
• Window Graphics Context
• Layer Graphics Context
• Printer Graphics Context

4. 自定义View（自定义UI控件）

4.1  iOS提供的UIKi t框架已经包含了很多各种各样的控件

• UILabel：显示文字
• UIImageView：显示图片
• UIButton：同时显示图片和文字（能点击）
• … …

利用UIKit框架，我们可以搭建和实现一些简单的，常见的UI界面。但是，有些UI界面极其复杂，而且比较个性化，用普通的UI控件无法实现，这时可以利用Quartz2D技术将控件内部的结构画出来，自定义控件的样子。

事实上，iOS中大部分控件的内容也是通过Quartz 2D绘画出来的。

4.2  若想利用Quartz 2D在View上绘制信息，首先必须有图形上下文，用来保存绘图信息，输出目标。其次，图像上下文与View相关联（这时候图形上下文的输出目标即为关联的View）。

详细步骤：

1) 新建一个类，继承自UIView

2) 实现- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，然后在这个方法中

3) 取得跟当前view相关联的图形上下文（注意这里之所以没有新建一个图形上下文，是因为系统已经自动创建了一个Layer图形上下文，并且与当前的View相关联）

4) 绘制相应的图形内容

5) 利用图形上下文将绘制的所有内容渲染显示到view上面

4.3  drawRect：

• 为什么要实现drawRect:方法才能绘图到view上？

Ø 因为在drawRect:方法中才能取得跟view相关联的图形上下文

• drawRect:方法在什么时候被调用？

Ø 当view第一次显示到屏幕上时（被加到UIWindow上显示出来）

Ø 调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时

5．绘图顺序

后绘制的图形若与先绘制的图形发生重叠，后绘制的图形覆盖先绘制的图形。

5. 注意事项

1 Quartz2D的API是纯C语言的

2 Quartz2D的API来自于Core Graphics框架

3 数据类型和函数基本都以CG作为前缀

• 1) CGContextRef
• 2) CGPathRef
• 3) CGContextStrokePath(ctx);
• 4) ……

6. Quartz2D绘图的代码步骤

• 1. 获得图形上下文
• CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
• 2. 拼接路径（下面代码是搞一条线段）
• CGContextMoveToPoint(ctx, 10, 10);
• CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 100);
• 3. 绘制路径
• CGContextStrokePath(ctx); // CGContextFillPath(ctx);

7. 常用拼接路径函数

• 新建一个起点
• void CGContextMoveToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)
• 添加新的线段到某个点
• void CGContextAddLineToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)
• 添加一个矩形
• void CGContextAddRect(CGContextRef c, CGRect rect)
• 添加一个椭圆
• void CGContextAddEllipseInRect(CGContextRef context, CGRect rect)
• 添加一个圆弧
• void CGContextAddArc(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y,
• CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat endAngle, int clockwise)

8. 常用绘制路径函数

• Mode参数决定绘制的模式
• void CGContextDrawPath(CGContextRef c, CGPathDrawingMode mode)
• 绘制空心路径
• void CGContextStrokePath(CGContextRef c)
• 绘制实心路径
• void CGContextFillPath(CGContextRef c)
• 提示：一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的

9. 图形上下文栈的操作

• 将当前的上下文copy一份,保存到栈顶(图形上下文栈)
• void CGContextSaveGState(CGContextRef c)
• 将栈顶的上下文出栈,替换掉当前的上下文
• void CGContextRestoreGState(CGContextRef c)

10. 矩阵操作

利用矩阵操作，能让绘制到上下文中的所有路径一起发生变化

• 缩放
• void CGContextScaleCTM(CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy)
• 旋转
• void CGContextRotateCTM(CGContextRef c, CGFloat angle)
• 平移
• void CGContextTranslateCTM(CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty)

11. Quartz2D的内存管理

• 使用含有“Create”或“Copy”的函数创建的对象，使用完后必须释放，否则将导致内存泄露
• 使用不含有“Create”或“Copy”的函数获取的对象，则不需要释放
• 如果retain了一个对象，不再使用时，需要将其release掉
• 可以使用Quartz 2D的函数来指定retain和release一个对象。例如，如果创建了一个CGColorSpace对象，则使用函数CGColorSpaceRetain和CGColorSpaceRelease来retain和release对象。
• 也可以使用Core Foundation的CFRetain和CFRelease。注意不能传递NULL值给这些函数