常生產生活中，我們會經常讀到或使用各種類型的圖表。圓環（圓弧）便是一種較常見的類型，用于直觀展現某一數據指標占整體的比例。本文以 HTML Canvas 的實現為主（當然，SVG 黨可以在了解原理后自行實現），逐層介紹圓環圖表開發的一些主要思路和原理。

圖1 所示是一些我們平時比較常見的一些圓環（圓弧）效果。雖然圖形的主體構成都是圓弧，但不同效果在信息傳達的功能上卻略有差異。如：

• 閉合的圓環可以表示流程 “進度” 的概念
• 非閉合圓環一般用于狀態量（標量）的展示，一般也稱為 “儀表盤” 效果
• 不同的色相可用于標識狀態量的狀態區間（如：低危-中危-高危 區間的標識可以使用三種顏色的構成的過渡效果進行表達）

為了更加方便、完善地解決我們在業務開發時的具體需要，可以對這些風格、樣式進行一定分析、抽象，總結出一個通用組件需要具備的能力，如：

• 顏色、漸變可配（支持傳入單一色值或顏色序列）
• 圓弧寬度可調（內、外半徑大小可配置）
• 圓弧夾角可調（開始角度、截止角度可配置）
• 圓弧端點造型可選（可切換平角/半圓造型
• 文案效果可調（字號、字體、顏色等）

下面，我們著手于實現這樣一個功能全面、業務通用性較強的圓環組件。

1. 圓環的造型

繪制圓環造型的第一步，需要先繪制圓環圖表構成要素，即一段一段的圓弧。而對于像下圖中這樣的兩種倒角效果（黃色部分圓弧兩端的樣式），既可以是直角，也可以是半圓。

因此，我們需要實現一個通用的方法來繪制圓弧，提供兩種倒角風格給用戶。

1.1 前景圓弧的繪制

圓弧繪制的思路如上圖所示，按先后順序大致分為幾個步驟：

（1）繪制圓弧起始端的半圓輪廓

（2）繪制圓弧的外邊緣輪廓

（3）繪制圓弧終止端的半圓輪廓

（4）繪制圓弧的內邊緣輪廓

（5）閉合輪廓并填充色彩

注：由于 canvas 繪制圓弧的方法默認是順時針方向，因而我們的繪圖步驟也是沿著順時針方向

以下是一些姿勢要領：

1.1.1 端點坐標的計算

在繪制端點半圓之前我們需要端點的位置坐標，以其實端為例，根據圓環的半徑（內外徑的均值，即圓弧中線的半徑）和起始端點的角度如何計算圓上一點的坐標：

// 計算圓弧上某點的坐標
// originX, originY - 圓心的坐標
// radius - 圓環半徑，等于圓環內、外徑的平均值，也即圓弧中線的半徑
// alpha - 弧度
function calcPosition(originX, originY, radius, alpha) {
  return [
    radius * Math.cos(alpha) + originX,
    radius * Math.sin(alpha) + originY,
  ];
}

1.1.2 端點半圓的起止角度

在 canvas 中繪制一個 arc，需要知道其起始角度和終止角度。由于 canvas 繪制默認方向為屏幕順時針方向（屏幕 Z軸 的左手螺旋方向），從上面的示意圖中可以看出：

起始端半圓弧度范圍 - [radianStart - Math.PI, radianStart]

終止端半圓弧度范圍 - [radianEnd, radianEnd + Math.PI]

1.1.3 繪制半圓

有了端點坐標和起止角度，便可以繪制端點的半圓：

// 以起始端的半圓倒角為例
myCanvas.context.arc(
  x,
  y,
  (radiusOutter - radiusInner) / 2,     // 小圓半徑，等于圓環線寬的一半
  radianStart - Math.PI,
  radianStart
);

直角倒角風格的繪制與半圓倒角圓弧的繪制步驟基本相同，主要差別在于不用繪制圓弧兩個端點的小半圓，改成繪制直線。背景圓弧的繪制也與前景圓弧方法一致。

2. Canvas 實現錐形漸變

上面的步驟可以繪制出圓弧的輪廓，要達到 圖1 那樣的視覺效果，我們需要給前面繪制出來的輪廓填充圖像。

沿著圓周方向的漸變，因為其圖像形似圓錐體的俯瞰效果，俗稱錐形漸變：

眾所周知，CSS 中有一個名為 conic-gradient 的屬性直接支持錐形漸變，而 HTML Canvas 的原生 API 目前還沒有類似的能力。那么，我們如何在 canvas 中繪制出這樣的圖像呢？

下面我們講下大致的原理：

（1）對用戶傳入的顏色進行插值，得到一個顏色序列。

這里，我們直接使用 canvas 原生的 createLinearGradient 方法，在離屏 canvas 中繪制一個 1px 的線性漸變效果，圖像寬度正好是我們要插值的數量，漸變插值的結果也就是 canvas 上對應像素位置的色值。

顏色插值（漸變取色）代碼實現如下：

// 用于實現顏色插值的工具類
export default class ColorInterpolate {
  // 參數01: stops - 為要插值的顏色序列，數據格式形如：[[0, 'red'], [0.5, 'green'], [1.0, 'yellow']]
  // 參數02: segment - 插值段落數，即插值結果的顏色值的數量
  constructor(stops = [], segment = 100) {
    // 構建離屏 canvas
    const canvas = document.createElement('canvas');
    canvas.width = segment;
    canvas.height = 1;
    this.ctx = canvas.getContext('2d');

    // 繪制線性漸變
    const gradient = this.ctx.createLinearGradient(0, 0, segment, 0);
    for (let [offset, color] of stops) {
      gradient.addColorStop(offset, color);
    }

    this.ctx.fillStyle = gradient;
    this.ctx.fillRect(0, 0, segment, 1);
  }

  // 根據位置偏移量獲取插值后的色值
  getColor(offset) {
    const imgData = this.ctx.getImageData(offset, 0, 1, 1);
    return `rgba(${imgData.data.slice(0, 3).join(',')}, ${imgData.data[3] / 255})`;
  }
}

（2）如下圖所示，我們可以把漸變的圖像看成是由足夠多填充了單個色值的小 “扇面” 拼接而成。

按照這樣的思路，我們只需要遍歷上面色彩插值得到的各個顏色，然后逐個繪制小扇面，便可得到一個錐形漸變圖像。

為此我們封裝了一個名為 createConicalGradient 的方法，其使用習慣與 canvas 原生的 createLinearGradient 和 createRadialGradient 方法相似。具體代碼見 我的 Github（覺得有用的童鞋可以 star 一下）。

3. 過渡動畫

3.1 圓弧的過渡

在數值發生改變時，我們的圖表需要一個能夠跟隨數據改變的過渡動畫效果，對于 canvas 而言，便是清除舊圖像然后繪制新一幀圖像。這里有一些方法包裝上的技巧：

// 注：偽代碼，真實場景建議 OOP 方式包裝為工具類

let _animTick = null;
let _animFrames = null;
let _frameData = null;
let _animDiff = null;

// 動畫方法
function _animate(duration) {
  if (_animTick === null) {
    // 根據動畫時長 duration 計算整個動畫一共需要多少幀（以 60fps 計算）
    _animFrames = Math.round((duration / 1e3) * 60);

    // 相鄰兩幀動畫的數據變化
    _animDiff = _calcAnimDiff(_animFrames);

    // 動畫幀數標識
    _animTick = 0;
  }

  // 當前幀的數據值
  _frameData = _caclCurentData(_animDiff, _animTick);
  _renderFrame(_frameData);

  if (_animTick !== null && _animTick < _animFrames) {
    // 繼續執行動畫
    window.requestAnimationFrame(() => {
      _animate();
      _animTick += 1;
    });
  } else {
    // 動畫結束
    _renderFrame(_frameData);
    _animTick = null;
  }
}

// 繪制當前幀
function _renderFrame(data) {
  // ...
}

// 計算動畫相鄰幀的數據差異
function _calcAnimDiff() {
  // ...
}

// 根據兩幀數據差計算當前幀
function _caclCurentData() {
  // ...
}

3.2 兩種動畫模式

在過渡動畫執行的過程中，需要考慮兩種不同的模式：一種是漸變圖像不變化，僅是圓弧的輪廓從舊狀態變化到新狀態；一種是漸變圖像的夾角范圍跟隨輪廓的大小改變。

這兩種模式其實都有一定意義：前者可以使用不同顏色代表數值的不同狀態；后者僅僅是將漸變的顏色看成一種裝飾效果。

4. 結果演示

比較關鍵的原理都介紹完了，最后展示一下我們封裝的圖表組件的效果（右側 GUI 部分是我們自研的設計引擎的編輯效果）：

5. 寫在后面

本文是可視化圖表開發的一個小案例，。篇幅比較短，還有很多細節沒有展開討論。感興趣的童鞋歡迎交流、留言！

天給大家帶來是四種顏色的加載動畫效果。大家可以仔細看到這是四個小點，點進行圓形的環繞，三百六十度的。看一下代碼區域，我用開發工具是hplx開發unif的。

·首先看一下威武士圖容器，里面包含svg圖形元素，里面又包含了四個圓形，圓形a、圓形b、圓形c、圓形d等。大家可以看我這注釋就應該看得明白，我很寫的很詳細。看效果去就知道一共是四個圓，大家可以發現沒有，每個點都有自己運動的軌跡。

·下面看一下csspro，首先是背景和整體的效果。下面就是縮小svg元素，已經就把它給縮小了，原本是一個圓，進行六六的。大家可以看一下，在停收小圓，看起來是個小圓。

·進行所有圓環動畫的類名任a，大家可以看到a圓的關鍵幀過渡的效果，零六百六，負百分之四十到百分之九十等。這個是第一個，a點也是個圓形的動畫。

·設置了a的顏色，紅色在跳，下面就是b的顏色、c的顏色、d的顏色。

前面給大家講了a的動畫的關鍵幀，大家看到這是b的幾乎就是相同的，只是大小和旋轉的軌跡是不一樣的。其實很簡單的，四個圓形分別設置成不同的顏色，每個有一個獨立的運動軌跡就可以完成了。

喜歡的可以點贊收藏一下，也可以自己動手去寫。如果想要原代碼的可以找我嘮嗑進行獲取。今天的css樣式就講到這了。