canvas 被译为帆布、画布、油布,可以利用 JS 在页面上绘制图像,拥有多种绘制路径、矩形、圆形、字符以及添加图像的方法。

常被应用于:图形、创建动画、游戏、照片、可视化数据(数据图表化,百度的 echarts)替代 flash 的大部分工作。

使用 canvas 制作游戏的网站:phaserChinaphaser.io

并不是所有浏览器都支持 canvas,测试:

  1. <canvas width="500" height="500" style="border:1px solid">
  2. 您的浏览器不支持canvas元素,请升级您的浏览器
  3. </canvas>

创建画布

使用属性节点设置宽高,画布的默认大小是 300*150,如果通过 css 放大画布会连同画布中所有内容一起放大。所以不要通过 CSS 去设置画布的大小。一个 html 中可以有多个画布。

<canvas width = "500" height = "500" id = "canvas"></canvas>

设置画笔

canvas 不像 svg 通过 html 属性画图,而是通过 js ,步骤:

  1. 添加 canvas 元素
  2. 在 js 中获取到 canvas 元素节点
  3. 获取到上下文创建 context 对象
  4. 使用 js 绘制

1. 绘制直线

首先需要创建上下文 context 对象:

let cvs = document.getElementById("canvas");// 获取元素
let ctx = cvs.getContext("2d");    // 创建上下文 context 对象 便于理解也可以取名叫 pen

ctx = cvs.getContext("2d") 没有 3d 的写法,如果想要开启 3D 世界的大门,则可以写 canvas.getContext('webgl')。然而 WebGL 是基于 OpenGL ES 2.0 的一套标准,在此不做讨论。

指定画笔移动到某一点,然后告诉画笔需要从 a 点画到 b 点。可以让画笔多次移动、绘制,最后统一输出到屏幕上 stroke()

// 第一条线
ctx.moveTo(10, 10);    // 落笔点
ctx.lineTo(50, 10);    // 从落笔点画一条线(路径)到指定位置
// 第二条线
ctx.moveTo(10, 20);
ctx.lineTo(50, 20);
// 描绘
ctx.stroke();    // 通过路径列表描边

1.1 线段颜色 strokeStyle

ctx.moveTo(20, 20);
ctx.lineTo(100, 20);
ctx.moveTo(20, 50);
ctx.lineTo(100, 50);
ctx.strokeStyle = "red";
ctx.stroke();

1.2 线段的宽度 lineWidth

使用 lineWidth 属性也是可以调整的:

ctx.moveTo(10, 10);    
ctx.lineTo(50, 10);
ctx.lineWidth = "10";    // 设置线段宽度
ctx.stroke();

1.3 线条交界处的样式

线条交界处的样式使用 lineJoin 控制,它的值:

  1. miter [ˈmaitə] 直角 默认
  2. round 圆角
  3. bevel [ˈbevl] 斜切角
ctx.moveTo(100, 100);
ctx.lineTo(200, 100);
ctx.lineTo(50, 150);
ctx.lineWidth = 10;
ctx.lineJoin = "round";
ctx.stroke();

canvas - 图1

1. 4 线条转折样式 lineCap

线帽,控制线条转折样式:

  1. butt 默认值
  2. square 方形
  3. round

canvas - 图2

2. 路径

除了矩形以外,其他多边形都需要用一条一条的线段去组合。也就是说路径其实就是指的一条一条的线段。一个 canvas 中存在多个路径,称为 路径列表

绘制路径很简单,只需要先告诉 context 一声“我要开始画路径了”,然后通过各种方法绘制路径。如果需要画一个封闭路径,那就最后告诉 context 一声:“我画完了,你把它封闭起来吧。”当然,不要忘记利用 stroke() 输出到屏幕上。

路径起点 moveTo(), 下一个点 lineTo(),连接 storke()lineTo() 可以设置多个点,而storke() 只需要调用一次 。

// 绘制一个三角
ctx.moveTo(100, 100);
ctx.lineTo(200, 100);
ctx.lineTo(200, 200);
ctx.lineTo(100, 100);    // 回到原点 与 ctx.closePath() 作用相同
ctx.stroke();
// 绘制一个矩形
ctx.moveTo(50, 10);
ctx.lineTo(100, 10);
ctx.lineTo(100, 50);
ctx.lineTo(50, 50);
ctx.lineTo(50, 10);
ctx.stroke();

canvas - 图3

2.1 清除路径列表 beginPath() 和 连接原点 closePath()

对于上面的多个图形,如果只是 stroke() 倒也没发现什么不对,但是如果我们将 stroke() 变成 fill() 填充:

// 绘制一个三角
ctx.moveTo(100, 100);
ctx.lineTo(200, 100);
ctx.lineTo(200, 200);
ctx.closePath();
ctx.stroke();    // 描边
// 绘制一个矩形
ctx.moveTo(50, 10);
ctx.lineTo(100, 10);
ctx.lineTo(100, 50);
ctx.lineTo(50, 50);
ctx.closePath();
ctx.fill(); // 改为填充

canvas - 图4

这时问题就出现了,明明是想填充后面的矩形,但却连第一个三角形也一起填充了。

同一个画布中,每一次绘制的路径实际上都被保存在了栈空间,当最后通过 fill() 填充或 stroke() 描绘。 它会把整个内存空间中所有路径都算上。因此在每次开始绘制一个新的路径前,可以把内存空间保存的前面的图形路径清除。

如果将上面代码添加上接可以实现各自显示各自的样式了:

// 绘制一个三角
ctx.moveTo(100, 100);
ctx.lineTo(200, 100);
ctx.lineTo(200, 200);
ctx.closePath();
ctx.stroke();    // 描边
// 绘制一个矩形
ctx.beginPath();    // 清除路径列表
ctx.moveTo(50, 10);
ctx.lineTo(100, 10);
ctx.lineTo(100, 50);
ctx.lineTo(50, 50);
ctx.closePath();
ctx.fill(); // 填充

canvas - 图5

建议: 在实际开发中为了避免每次都去区分哪个图形是先绘制的,哪个图形是后绘制的,一般会在每次图形之前都做一次清空。

3. 填充样式与描边样式属性

canvas 可以单独设置线条样式和填充样式。填充色 fillStyle 和 边框色 strokeStyle,只需要在 stroke() 或 fill() 前,提前定义好样式就欧凯了。

// 绘制一个三角
ctx.moveTo(100, 100);
ctx.lineTo(200, 100);
ctx.lineTo(200, 200);
ctx.strokeStyle = "red";    // 描边颜色
ctx.closePath();
ctx.stroke();
// 绘制一个矩形
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(50, 10);
ctx.lineTo(100, 10);
ctx.lineTo(100, 50);
ctx.lineTo(50, 50);
ctx.fillStyle = "green";    // 填充颜色
ctx.closePath();
ctx.fill();

canvas - 图6

4. 矩形

已知通过四条线段可以组成矩形,画矩形还可以只调用一个接口就能完成。

4.1 边框矩形 strokeRect() 和填充矩形 fillRect()

默认是黑色。不使用路径也不生成路径。只需要提供原点 x y 坐标,和宽高。

ctx.strokeRect(x, y, width, height);
ctx.fillRect(x, y, width, height);

4.2 无填充无边框的矩形

ctx.rect(x, y, width, height);

4.3. 擦除矩形和清空画布

参数提供为从 (x,y) 点开始擦除一个 width * height 大小的矩形。

ctx.clearRect(x, y, width, height);
// 清空画布
ctx.clearRect(0, 0, cvs.width, cvs.height);

5. 圆形

arc 弧形。可以使用 arc() 方法绘制圆形

// ctx.arc(圆心x, 圆心y, 半径, 起始弧度 3点钟位置为0度, 结束弧度, false顺时针 true 逆时针);
ctx.arc(x, y, r, startAngle, endAngle, boolean);

角度与弧度的转换公式:Math.PI / 180 * 角度

如果要绘制圆形,那么起始角度为 0,结束角度为 360 即:Math.PI / 180 360 度 等同于 Math.PI 2

canvas - 图7

ctx.arc(200, 200, 50, 0, Math.PI*2);
ctx.stroke();

绘制一个半圆:

ctx.beginPath();
ctx.moveTo(400,300);
ctx.arc(400, 300, 40, 0,Math.PI / 180 * 90, false);
ctx.closePath();
ctx.stroke();

6. 状态

在认识移动和旋转之前需要先来认识一下“状态”,canvas 中的状态用于存储和读取信息,例如颜色、线宽、线帽、坐标系变形,通过栈来保存,而路径通过路径列表来保存。

存在两个方法:

  1. save() 保存状态
  2. restore() 恢复之前保存的状态,以防止 save( ) 后对 canvas 执行的操作对后续的绘制有影响

先来看个最简单的 demo:

const context = cvs.getContext('2d');

context.fillRect(0, 0, 50, 50); // 在原点绘制一个 50*50 的矩形,默认为黑色

context.fillStyle = 'red'; // 填充样式改为红色
context.fillRect(50, 50, 50, 50); // 在 (50,50)点绘制一个50*50 的矩形,颜色为红色 

context.fillRect(100, 100, 50, 50); // 在 (100,100)点绘制一个50*50 的矩形,颜色依旧保持为更改后的红色

iShot2021-09-20 22.51.02.png

如果想要第三个矩形也是黑色,代码必定可以添加第八行:

const context = cvs.getContext('2d');

context.fillRect(0, 0, 50, 50); // 在原点绘制一个 50*50 的矩形,默认为黑色

context.fillStyle = 'red'; // 填充样式改为红色
context.fillRect(50, 50, 50, 50); // 在 (50,50)点绘制一个50*50 的矩形,颜色为红色 

context.fillStyle = 'black'; // 颜色设置为黑色
context.fillRect(100, 100, 50, 50); // 在 (100,100)点绘制一个50*50 的矩形,颜色依旧保持为更改后的红色

但除了这样声明颜色的方式以外,还可以使用 save() 和 restore():

const context = cvs.getContext('2d');

// 在原点绘制一个 50*50 的矩形,并且将样式保存起来
context.fillRect(0, 0, 50, 50);
context.save();

// 改变样式
context.fillStyle = 'red';
context.fillRect(50, 50, 50, 50);

// 取出上一次保存的样式(把黑色的样式取出),并使用
context.restore();
context.fillRect(100, 100, 50, 50);

现在有以下代码分析执行结果:

ctx.lineWidth = 3;
ctx.strokeStyle = "red";
ctx.save();

ctx.lineWidth = 5;
ctx.strokeStyle = "orange";
ctx.save();

ctx.lineWidth = 8;
ctx.strokeStyle = "green";
ctx.save();

ctx.moveTo(10, 10);
ctx.lineTo(100, 10);
ctx.stroke();

最终会执行为线宽8的绿色线段,原因就是线宽8的绿色线段会覆盖掉上面 线宽5的橘色 线段和 线宽3的红色 线段。如果使用栈来表示:

canvas - 图9

样式始终会执行栈顶的样式。使用 restore() 则可以“取出”读取状态

pen.lineWidth = 3;
pen.strokeStyle = "red";
pen.save();

pen.lineWidth = 5;
pen.strokeStyle = "orange";
pen.save();

pen.lineWidth = 8;
pen.strokeStyle = "green";
pen.save();

pen.moveTo(10, 10);
pen.lineTo(100, 10);
pen.restore();  // 绿
pen.restore();  // 橘
pen.restore();  // 红
pen.stroke();

为了简便编码减少错误,可以使用固定格式:

ctx.save();    // 保存之前的样式
ctx.beginPath();    // 开始绘制
// ...画图
ctx.restore();    // 取出之前的样式

7. 移动和旋转

对 canvas 中图形的旋转、平移等操作,实际上是对 整个画布 进行了变换。如果不对画布进行 save() 以及 restore(),那么每一次绘图都会在上一次的基础上进行操作,最后导致错位。

7.1 移动 translate()

语法: ctx.translate(x,y)

该方法是移动的画布 (0, 0) 点,而不是图形。图形的 (0, 0) 点始终是相对于画布的 (0, 0) 点设置的。连续使用效果是叠加的。

ctx.save();
ctx.beginPath();
ctx.translate(100, 100);    // 原点移动到 (100,100) 点
ctx.translate(100, 100);    // 原点移动到 (200,200) 点
ctx.rect(0, 0, 100, 100);
ctx.fill();
ctx.restore();

7.2 旋转 rotate()

语法: ctx.rotate(deg)

  • deg: 元素顺时针旋转的角度,以弧度为单位
  • 所有图形相对于画布 (0, 0) 点转,连续使用效果是叠加的。
  • 想要更改图形的旋转点,就要结合 translate(x, y) 更改画布的 (0,0) 点。
ctx.rotate(Math.PI / 180 * 45);    
// demo
ctx.translate(200, 200);
ctx.rotate(Math.PI / 180 * 45);
ctx.fillRect(0, 0, 100, 100);

canvas - 图10