HTML5(五)-Canvas API

么是 Canvas API?

Canvas API（畫布）提供了一個通過 javascript 和 html 的 canvas 元素來在網頁上實時繪制圖形的方式。可用于動畫、游戲、圖標、圖片編輯等多個方面。

使用前，首先需要新建在網頁上新建 canvas 元素。

<canvas id="mycanvas" width="400" height="400">
 您的瀏覽器不支持canvas！
</canvas>

上述代碼，如果瀏覽器不支持 canvas，就會顯示標簽中間的文字--您的瀏覽器不支持 canvas！標簽通常指定一個 id 屬性，width、height 屬性一般定義畫布的大小。

每個 canvas 元素都有一個對應的 context 對象（上下文對象），Canvas API 定義在 context 對象上，使用 getContext 方法來獲取對象。

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

getContext 方法指定參數2d，表示 canvas 用于生成平面圖案，如果是 3d，表示 canvas 用于生成3d立體圖像。

繪圖方法

canvas 畫布提供了一個畫圖的平面空間范圍，每個點都有自己的坐標，原點位于畫布的左上角，x表示橫坐標，y表示縱坐標。

2.1 繪制路徑

ctx.beginPath - 開始繪制路徑
ctx.moveTo( x,y ) - 設置路徑起點
ctx.lineTo( x,y ) - 繪制一條線到(x,y)點
ctx.closePath - 閉合圖形
ctx.stroke - 對路徑進行著色
ctx.fill - 對路徑進行填充

eg：繪制一條線寬為5像素的紅色線條，代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas");
var ctx = canvas.getContext("2d")
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0,0)
ctx.lineTo(400,400)
ctx.lineWidth = 5
ctx.strokeStyle = "red"
ctx.stroke()

eg：繪制一個綠色三角形，代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas");
var ctx = canvas.getContext("2d")
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0,0)
ctx.lineTo(400,400)
ctx.lineTo(0,400)
ctx.closePath()
ctx.lineWidth = 5
ctx.strokeStyle = "red"
ctx.stroke()
ctx.fillStyle = "green"
ctx.fill()

2.2 繪制矩形

ctx.rect(x,y,width,height) - 繪制矩形路徑
ctx.strokeRect(x,y,width,height) - 繪制矩形
ctx.fillRect(x,y,width,height) - 繪制填充矩形
ctx.clearRect(x,y,width,height) - 清除矩形區域

上述繪制矩形的方法中均有四個參數，其中x,y表示矩形的左上角頂點，也算起點，width、height 為矩形的寬高。strokeRect 與 strokeStyle 配合使用，fillRect 與 fillStyle 配合使用。

eg：繪制一個帶有紅色邊框的矩形，代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas")
var ctx = canvas.getContext('2d')
ctx.strokeStyle="red";
ctx.strokeRect(100,100,200,100)

上述 stroke 替換成fill便可繪制一個紅色矩形。

2.3 繪制圓形 / 弧

ctx.arc(x,y,radius,start,end,anticlockwise) - 繪制圓形或扇形

上述的參數中，x,y 表示圓心的坐標，radius 是半徑，start 開始弧度，end 結束弧度，anticlockwise 表示是否是逆時針。

eg：繪制一個帶有紅色描邊的黑色圓，代碼如下：

<canvas id="circle" width="400" height="400"></canvas>
<script>
 var canvas = document.getElementById("circle")
 var ctx = canvas.getContext('2d')
 ctx.arc(200,200,100,0,Math.PI*2,false);
 ctx.lineWidth=10
 ctx.strokeStyle = "red"
 ctx.stroke()
 ctx.fillStyle="#000"
 ctx.fill()
</script>

2.4 繪制文本

strokeText(string,x,y) - 繪制空心文字
fillText(string,x,y) - 繪制實心文字

上述兩個方法均帶有三個參數，第一個 string 是需要繪制的內容，x,y 是文字的位置，需要注意的是 y 坐標是以文字的基線處開始算距離的，并非是文字頂部。文字的其他樣式可通過 font 屬性設置，與 css 的 font 類似。

eg：繪制實心的文字，并設置文字加粗、大小20像素是微軟雅黑字體。代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas")
var ctx = canvas.getContext('2d')
ctx.fillStyle="red";
ctx.font = "bold 40px 微軟雅黑"
ctx.fillText("我愛前端",100,100)

注意：繪制文本的時候無法換行，如果需要換行的時候就需要多次繪制文字，達成換行目的。

2.5 設置漸變色

createLinearGradient(x1,y1,x2,y2) - 設置漸變色

其中 x1,y1 表示起點，x2,y2 表示終點，通過不同坐標可控制漸變方向。

eg：給文字設置漸變色，代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas")
var ctx = canvas.getContext('2d')
var grd = ctx.createLinearGradient(0,0,400,400)
grd.addColorStop(0,"#4dffff")
grd.addColorStop(1,"#8e12aa")
ctx.fillStyle=grd;
ctx.font = "bold 40px 微軟雅黑"
ctx.fillText("我愛前端",100,100)

2.6 設置陰影

shadowOffsetX - 設置水平位移
shadowOffsetY - 設置垂直位移
shadowBlur - 設置模糊度
shadowColor - 陰影顏色

eg：制作一個帶有陰影的矩形，代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas")
var ctx = canvas.getContext("2d")
ctx.shadowOffsetX = 5;
ctx.shadowOffsetY = 5
ctx.shadowBlur = 10;
ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,0.5)"
ctx.fillStyle="red"
ctx.fillRect(0,0,200,100);

圖片處理

3.1 drawImage

drawImage(img,x,y) - 對圖片進行重繪

drawImage方法接受三個參數，第一個是圖片文件的 DOM 元素，x,y 表示繪制圖片的起始位置，也是圖片的左上角。由于圖片加載需要時間，drawImage 方法只能在圖片加載完成后才能調用。

eg：把一張圖片重繪到 canvas 上，代碼如下：

var canvas = document.getElementById("mycanvas")
var ctx = canvas.getContext("2d")
var img = new Image()
img.src="https://zhengxin-pub.cdn.bcebos.com/financepic/cc840df83f7b47551e080410cc6c484c_fullsize.jpg"
img.onload = function(){
 ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height)
 ctx.drawImage(img,0,0) 
}

3.2 getImageData、putImageData

getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height)

getImageData 用來讀取 canvas 的內容，返回一個對象，包含了每個像素的信息。

var info = ctx.getImageData( 0 , 0 , canvas.width , canvas.height )

putImageData( info , 0 , 0 )

putImageData 是將 getImageData 獲取到的信息，重新繪制到 canvas。

3.3 toDataURL

對圖像數據做出修改后，使用 toDataURL 方法，將 canvas 數據重新轉化成一般的圖像文件格式，然后可以進行另存本地或轉發功能。

eg：將 canvas 繪制的矩形轉成一張圖片，顯示到網頁上，代碼如下：

<canvas id="mycanvas" width="400" height="400"></canvas>
<img src="" alt="" id="picture">
<script>
 var canvas = document.getElementById("mycanvas")
 var ctx = canvas.getContext('2d')
 ctx.strokeStyle="red";
 ctx.strokeRect(100,100,200,100)        
 var img = document.getElementById("picture")
 img.src= canvas.toDataURL("image/png")
</script>

3.4 save、restore

save - 保存上下文環境
restore - 恢復到上一次保存的上下文環境

eg：下面代碼先用 save 方法，保存了當前設置，然后繪制了一個有陰影的矩形。接著，使用 restore 方法，恢復了保存前的設置，繪制了一個沒有陰影的矩形。

布 (canvas) 是 JavaScript 庫，用于在網頁中創建交互式圖形和動畫。它提供一個繪圖上下文，用于繪制各種圖形元素。

畫布 API

畫布 API 提供以下方法：

getContext()：獲取繪圖上下文。
fillRect()：繪制一個矩形。
strokeRect()：繪制一個矩形的邊框。
fillStyle：填充顏色。
strokeStyle：邊框顏色。

示例

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

ctx.fillRect(10 viciss, 10 viciss, 10 viciss, 10 viciss);

圖形操作

線條：使用 beginPath()、moveTo() 和 lineTo() 方法繪制線條。
圖形：使用 beginPath()、arc() 和 closePath() 方法繪制圖形。
文本：使用 fillText() 方法繪制文本。

動畫

使用 requestAnimationFrame() 方法在動畫幀中更新圖形。
使用 transform 屬性來改變圖形的坐標系。

結論

畫布 API 提供了在 JavaScript 中創建交互式圖形的強大工具。它適合各種目的，從簡單圖形到復雜的動畫。了解畫布 API 可以幫助您在網頁上創建令人驚嘆的視覺效果。

么是Canvas

<canvas> 是HTML中的一個元素，它可被用來通過 JavaScript（Canvas API 或 WebGL API）繪制圖形及圖形動畫。

Canvas API 提供了一個通過 JavaScript 和 HTML 的 <canvas> 元素來繪制圖形的方式。它可以用于動畫、游戲畫面、數據可視化、圖片編輯以及實時視頻處理等方面。

<canvas>標簽本身沒有繪圖能力，它僅僅是圖形的容器。在HTML，一般通過Javascript語言來完成實際的操作。

創建HTML頁面并添加繪圖容器

本文通過Javascript操作Canvas制作一個簡單的顯示當前時間的動畫時鐘，了解和學習簡單的canvas用法，僅以拋磚引玉。

首先創建一個HTML文件，為了方便管理，使用一個div標簽包裹兩個canvas標簽，并加上一些簡單的css樣式。

<!doctype html>
<html lang="zh-cn">
<head><title>Canvas繪制動畫時鐘</title>
<style>
html,body{margin:0;padding:0}
#clockWrap {
	position: relative;
}
canvas {
	position: absolute;
}
#clock-ui {
	z-index: 2;
}
#clock-plate {
	z-index: 1;
}
</style>
</head>
<body>
  <div id="clockWrap">
  <canvas id="clock-plate"></canvas>
  <canvas id="clock-ui"></canvas>
</div>
<script></script>
</body></html>

本示例中使用了兩個canvas標簽（為什么使用兩個，一個不是更簡單嗎？），一個用于繪制鐘面，一個根據當前時間實時顯示和更新時針、分針和秒針的動態指向。好了，話不多說，開干。

繪制鐘面刻度

一個簡單的時鐘，可以分為鐘面上的刻度和指針。其中刻度和12個數字是固定的，我們可以將它們繪制在當作背景的canvas上（示例中id為clock-plate的canvas）。

（1）要使用canvas，首先必須通過容器獲取渲染上下文：

var $=function(id){return document.querySelector(id);}//這個函數只是為了方便獲取dom元素
const canvasbg=$("#clock-plate"),
      canvas=$("#clock-ui"),
      ctx = canvasbg.getContext("2d"),//背景容器上下文
      ctxUI = canvas.getContext("2d");//指針容器上下文，后面代碼要用
//定義畫布寬度和高度，時鐘圓直徑，并設置畫布大小
const oW=1000,oH=800,cW=400,r=cW/2,oX=oW/2,oY=oH/2;
canvas.width=oW;
canvas.height=oH;
canvasbg.width=oW;
canvasbg.height=oH;

（2）畫鐘的邊框，為了好看，這里畫兩個圈：

 //畫出時鐘外圓框
  ctx.lineWidth = 12;
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, r+14, 0, 2 * Math.PI);
	ctx.stroke();
	ctx.closePath();
	ctx.lineWidth = 8;
	//畫出時鐘內圓框（刻度圈）
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, r, 0, 2 * Math.PI);
	ctx.stroke();
	ctx.closePath();
	ctx.beginPath();

邊框效果圖

（3）繪制刻度線和數字，可以利用三角函數計算出每個刻度的坐標：

利用三角函數計算刻度線的坐標位置

鐘面上有12個大格，從正上方12開始，它們的度數分別是270，300，330，0，30，60，90，120，150，180，210，240。然后利用JS的Math.sin和Math.cos分別計算出各大格的坐標。注意：js中Math.sin()和Math.cos()的參數不是角度數是弧度。可以使用Math.PI/180*角度來轉化，比如將30度轉換成弧度=Math.PI/180*30

//繪制鐘表中心點
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, 8, 0, 2 * Math.PI);//圓心
	ctx.fill();
	ctx.closePath();
	//設置刻度線粗細度
	ctx.lineWidth = 3;
	//設置鐘面12個數字的字體、大小和對齊方式
	ctx.font = "30px serif";
	ctx.textAlign="center";
	ctx.textBaseline="middle";
	var kdx,kdy;
	//繪制12個大刻度和12個數字
	//為方便計算，先定義了0-11這12個刻度對應的度數，也可以直接定義對應的弧度。
	const hd=Math.PI/180，degr=[270,300,330,0,30,60,90,120,150,180,210,240];
	for(var i=0;i<12;i++){
		kdx=oX+Math.cos(hd*degr[i])*(r-3);
		kdy=oY+Math.sin(hd*degr[i])*(r-3);
		ctx.beginPath();
		ctx.arc(kdx, kdy, 6, 0, 2 * Math.PI);//畫圓形大刻度
		ctx.fill();
    //繪制刻度對應的數字
		ctx.strokeText(i==0? 12 : i,oX+Math.cos(hd*degr[i])*(r-24),oY+Math.sin(hd*degr[i])*(r-24));
		ctx.closePath();
	}
	
	//繪制小刻度
	ctx.lineWidth = 2;
	for(var i=0;i<60;i++){
		if(i % 5 == 0) continue;//跳過與刻度重疊的刻度
		x0=Math.cos(hd*i*6);
		y0=Math.sin(hd*i*6);
		ctx.beginPath();
		ctx.moveTo(oX+x0*(r-10), oY+y0*(r-10)); 
		ctx.lineTo(oX+x0*r, oY+y0*r); //畫短刻度線
		ctx.stroke(); 
		ctx.closePath();
	}

效果如圖：

鐘面效果圖

（4）根據當前時間繪制指針

習慣上，時針粗短，分針略粗而長，秒針細長。為加大區別，示例中秒針細長并且繪制成紅色。

function drawHp(i){//繪制時針
	const x0=Math.cos(hd*i*30),y0=Math.sin(hd*i*30);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-90),oY+y0*(r-90),10,"#000000");
}
function drawMp(i){//繪制分針
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-60),oY+y0*(r-60),5,"#000000");
}
function drawSp(i){//繪制秒針
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-20),oY+y0*(r-20),2,"#FF0000");
}
//抽取出繪制三種指針時共同的部分，注意指針繪制在渲染上下文ctxUI中
function drawPointer(ox,oy,tx,ty,width,color){
	ctxUI.strokeStyle = color;
	ctxUI.lineCap = "round";
	ctxUI.lineWidth = width;
	ctxUI.beginPath();
	ctxUI.moveTo(ox, oy);
	ctxUI.lineTo(tx,ty);
	ctxUI.stroke();
	ctxUI.closePath();
}

現在已經有了繪制三種指針的方法，參數是當前時間的時、分和秒，將根據它們的值確定指針的坐標。不過，因為使用的是默認的convas坐標體系，0值實際指向3的位置，需要小小的修正一下。

window.requestAnimationFrame(function fn(){
		var d = new Date();
		ctxUI.clearRect(0,0,oW,oH);
		//度數從0開始，而0在3刻度（15分/秒位置），修正為全值減15，如果小于0則修正回來
    var hour=d.getHours(),minute=d.getMinutes()-15,second=d.getSeconds()-15;
		hour=hour>11? hour-15 : hour-3;
		drawHp(hour>=0? hour : 12+hour);
		drawMp(minute>=0? minute : 60+minute);
		drawSp(second>=0? second : 60+second);
		window.requestAnimationFrame(fn);
});

接下來，調用window.requestAnimationFrame，在其中繪制并更新指標的位置。看看效果如何：

指針繪制情況與實際時間相符

貌似效果有了，截圖時電腦上的時間是10時17分，指針繪制上，時針指向10時，分針指向17。嗯，感覺有點別扭？對了，時針和分針怎么是端端正正地指向它們的整時整分刻度上呢？實際鐘表上時針和分針是展示動態進度的，此時時針應該越過10時的位置才對。沒關系，我們在繪制時針和分針時別點東西，讓它的角度值加上分針和秒針的值試試。

//修改后的繪制三種指針的方法
function drawHp(i,f,m){//繪制時針，參數：時，分，秒
	const x0=Math.cos(hd*(i+(f/60)+(m/600))*30),y0=Math.sin(hd*(i+(f/60)+(m/600))*30);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-90),oY+y0*(r-90),10,"#000000");
}
function drawMp(i,f){//繪制分針，參數，分，秒
	const x0=Math.cos(hd*(i+(f/60))*6),y0=Math.sin(hd*(i+(f/60))*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-60),oY+y0*(r-60),5,"#000000");
}
function drawSp(i){//繪制秒針
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-20),oY+y0*(r-20),2,"#FF0000");
}

再來看看效果，嗯，立竿見影呀：

指針指向更合理了

到此為止，canvas繪制一個簡易時鐘就完成了。下面繼續優化一下。剛才使用requestAnimationFrame方法即時更新繪制情況。這個方法與刷新率有關，看看mdn上面怎么說的：

window.requestAnimationFrame() 方法會告訴瀏覽器你希望執行一個動畫。它要求瀏覽器在下一次重繪之前，調用用戶提供的回調函數。
對回調函數的調用頻率通常與顯示器的刷新率相匹配。雖然 75hz、120hz 和 144hz 也被廣泛使用，但是最常見的刷新率還是 60hz（每秒 60 個周期/幀）。為了提高性能和電池壽命，大多數瀏覽器都會暫停在后臺選項卡或者隱藏的 <iframe> 中運行的 requestAnimationFrame()。

本示例中，更新指針的位置并不需要很高的刷新頻率，可以通過節流進行一下優化：

var fps = 5, fpsInterval = 1000 / fps,lastTime = new Date().getTime(); //記錄上次執行的時間
function runStep() {
    requestAnimationFrame(runStep);
    var d=new Date(),now = d.getTime()
    var elapsed = now - lastTime;
    if (elapsed > fpsInterval) {
				ctxUI.clearRect(0,0,oW,oH);
        lastTime = now - (elapsed % fpsInterval); 
			//度數從0開始，而0在3刻度（15分/秒位置），修正為全值-15，如果小于0則用60減回
        var hour=d.getHours(),minute=d.getMinutes()-15,second=d.getSeconds()-15;//console.log(d.getSeconds(),second);
        hour=hour>11? hour-15 : hour-3;
        drawHp(hour>=0? hour : 12+hour,minute+15,second+15);
        drawMp(minute>=0? minute : 60+minute,second+15);
        drawSp(second>=0? second : 60+second);
    }
}
runStep();

當然，實現時鐘的方法是很多，比如可以使用畫布的旋轉（rotate方法）來實現指針的動態轉動等等。

完整HTML+JS源碼：

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