【canvas学习笔记二】绘制图形

上一篇我们已经讲述了canvas的基本用法，学会了构建canvas环境。现在我们就来学习绘制一些基本图形。

坐标

canvas的坐标原点在左上角，从左到右X轴坐标增加，从上到下Y轴坐标增加。坐标的一个单元是1像素。示意如下：

矩形

canvas可以绘制的多边形只有矩形，其他都要通过线段拼接而成。

绘制矩形有三个API：

fillRect(x, y, width, height)

绘制一个填充的矩形。 

strokeRect(x, y, width, height)

绘制一个只有描边的矩形。 

clearRect(x, y, width, height)

清除特定的矩形区域，使之变成透明。

参数说明：

x，y是矩形左上角的坐标，width和height是矩形的宽和高。

代码示例：

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);

  }

}

效果如下：

最外面那个黑色的矩形就是第一行代码ctx.fillRect(25, 25, 100, 100)画的填充矩形。中间的透明矩形就是第二行代码ctx.clearRect(45, 45, 60, 60)清除的矩形，再中间的描边矩形就是第三行代码ctx.strokeRect(50, 50, 50, 50)画的。

路径

绘制路径的一般步骤如下：

创造路径
绘制路径
闭合路径
填充路径或给路径描边

绘制的代码如下：

ctx.beginPath();    // 创造路径

// 路径绘制，先省略，后面再路径绘制的方法

ctx.closePath();    // 闭合路径

ctx.stroke();   // 描边

// ctx.fill();  // 换成这行命令就是填充

在这个一般步骤中，只有闭合路径步骤可以省略，其他步骤都是不可省略的。如果不需要画闭合的图形，可以不闭合路径。

接下来讲述绘制路径的方法。

移动画笔

moveTo(x, y)这个方法可以移动画笔的坐标，将画笔移动到坐标(x, y)的位置。

用beginPath()创造路径时，要先用moveTo(x, y)确定起始位置，除非是圆弧之类不需要初始点的路径绘制方法。

线段

lineTo(x, y)方法绘制一条线段，x, y指定了线段末尾的坐标。配合moveTo(x, y)方法就可以画出线段。

示例：

      var canvas = document.getElementById('canvas');

      if (canvas.getContext) {

        var ctx = canvas.getContext('2d');

        ctx.beginPath();

        ctx.moveTo(0,0)

        ctx.lineTo(50,50);

        ctx.lineTo(100,50);

        ctx.stroke();

        ctx.beginPath();

        ctx.moveTo(75,0)

        ctx.lineTo(70,50);

        ctx.lineTo(150,50);

        ctx.closePath();

        ctx.stroke();

      }

效果如下：

再来画个三角形：

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();

  }

效果：

矩形******

同样的，路径方法里也有绘制矩形的方法。

rect(x, y, width, height)

x，y是矩形左上角坐标，width是矩形的宽，height是矩形的高。

这个方法和前面说的矩形不同在于，这个方法是路径绘制方法，要配合beginPath()和stroke()之类的方法来使用的。要先创建路径，然后用这个方法绘制矩形，再stroke()或fill()，否则画不出来。

圆弧

绘制圆弧有两个方法：

arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise)

arcTo(x1, y1, x2, y2, radius)

第一个方法中的x, y参数指定了圆弧的圆心坐标。

radius参数是圆弧的半径长度。

startAngle参数是圆弧起始的弧度，endAngle是圆弧结束的弧度，单位是弧度，不是度。

anticlockwise是个布尔值，设置圆弧是顺时针画还是逆时针画，当anticlockwise为true是逆时针，为false是顺时针，这个值缺省的时候默认是顺时针。

Tips：

角度的单位是弧度，可以用这个表达式把度数转换成弧度：radians = (Math.PI/180)*degrees

下面来看一个有趣的例子：

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; // Arc radius

        var startAngle = 0; // Starting point on circle

        var endAngle = Math.PI + (Math.PI * j) / 2; // End point on circle

        var anticlockwise = i % 2 !== 0; // clockwise or anticlockwise

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

        if (i > 1) {

          ctx.fill();

        } else {

          ctx.stroke();

        }

      }

    }

  }

}

这段代码总共画了四行三列的圆弧。相邻的圆弧圆心X轴和Y轴都相距50像素，圆弧的半径都是20像素，每列圆弧的弧度相差90度。第一行和第三行都是顺时针，第二行和第四行都是逆时针。第一行和第二行描边，第三行和第四行填充。

效果是这样的：

第二个圆弧方法比较复杂，效果难以控制，它其实是画一段带直线的圆弧。我尽量把它说明白。

arcTo(x1, y1, x2, y2, radius)

参数x1, y1, x2, y2分别是两个控制点的坐标，radius是圆弧的半径长度。

下面用一个例子来说明控制点的意义：

ctx.beginPath();

ctx.moveTo(150, 20);

ctx.arcTo(150, 100, 50, 20, 30);

ctx.stroke();

ctx.fillStyle = 'blue';

// base point

ctx.fillRect(150, 20, 10, 10);

ctx.fillStyle = 'red';

// control point one

ctx.fillRect(150, 100, 10, 10);

// control point two

ctx.fillRect(50, 20, 10, 10);

效果如图：

蓝色方块的左上角坐标是moveTo的坐标，右下方的红色方块的左上角坐标是第一个控制点的坐标，左上方的红色方块的左上角坐标是第二个控制点的坐标。

注意，蓝色方块和圆弧之间是有一小段直线的。

注意，这个方法的开始是必须用moveTo方法来指定起始点的，也就是蓝色方块的位置，否则画不出来。

这个方法难以控制，所以通常不去用它。

贝塞尔和二次曲线

现在我要说两个更难以控制的绘图API了，二次贝塞尔曲线和三次贝塞尔曲线。

quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)

bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x, y)

上面的是二次曲线，下面的是三次曲线。下面用一张图来说明这两个曲线方法。

这两个方法的区别就是一个只有一个控制点（图中红点），一个有两个控制点。

参数cp1x, cp1y, cp2x, cp2y是控制点的坐标，x, y是曲线的末端的坐标值，也就是图中的蓝点中的其中一个。

因为不是在Illustrator等图形编辑软件里，不能可视化地控制点，所以用这个两个方法绘制图形相当需要耐心。

举个二次曲线画图的例子吧：

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();

  }

}

效果：

三次曲线的例子我就不说了。反正大家通常肯定不会用这两个方法去绘制图形的。

有个贝塞尔曲线可视化的网页，对画贝塞尔曲线有帮助。戳这里

2D路径对象

实际绘图过程中，常常需要绘制很多路径，其中很多可能是重复的。2D路径对象的作用就是存储重复使用的路径，提高性能，简化代码，新版浏览器都支持。

我先说一下初始化2D路径对象的方法，有三种：

new Path2D(); // empty path object

new Path2D(path); // copy from another Path2D object

new Path2D(d); // path from SVG path data

构造函数可以不含参数，这样创建的就是一个空的路径对象，同样也可以传一个2D路径对象作参数，这样就拷贝了一个2D路径对象，还可以传一段SVG路径数据，比如这样：var p = new Path2D('M10 10 h 80 v 80 h -80 Z');

还是用例子来说明Path2D这个对象比较清楚：

function draw() {

  var canvas = document.getElementById('canvas');

  if (canvas.getContext) {

    var ctx = canvas.getContext('2d');

    var rectangle = new Path2D();

    rectangle.rect(10, 10, 50, 50);

    var circle = new Path2D();

    circle.moveTo(125, 35);

    circle.arc(100, 35, 25, 0, 2 * Math.PI);

    ctx.stroke(rectangle);

    ctx.fill(circle);

  }

}

在这个例子中，创建了一个存储了矩形路径的对象，和一个存储了圆的路径对象，结果如下：

所有上面说过的路径绘制方法Path2D这个对象都能使用。

另外Path2D这个对象还有一个拼接路径的方法：

Path2D.addPath(path [, transform])

Adds a path to the current path with an optional transformation matrix.

把一段路径传进去就可以将这两段路径拼接起来，带有一个可选参数，是一个SVG变换矩阵。

举个栗子：

var canvas = document.getElementById('canvas');

var ctx = canvas.getContext('2d');

// Create a new path with a rect

var p1 = new Path2D();

p1.rect(0, 0, 100, 100);

// Create another path with a rect

var p2 = new Path2D();

p2.rect(0, 0, 100, 100);

// Create transformation matrix that moves vertically 300 points to the right

var m = document.createElementNS('http://www.w3.org/2000/svg', 'svg').createSVGMatrix();

m.a = 1; m.b = 0;

m.c = 0; m.d = 1;

m.e = 300; m.f = 0;

// add the second path to the first path

p1.addPath(p2, m);

// Finally, fill the first path onto the canvas

ctx.fill(p1);