聊聊 Container 的实现

查了一下有道:

Container
n. 集装箱;容器

DisplayObject 实例分类

我目前用到过的 DisplayObject 有5种:Bitmap, Shape, Text, MovieClip 和 Container。(好像 CreateJS 就只有这5种 DisplayObject)。不过,MovieClip 其实继承自 Container,所以 MovieClip 可以当作一个 Container。

聊聊 Container 的实现_第1张图片

与 HTML 做个类比:

  • Bitmap & Shape == ;

  • Text == 文本;

  • Container ==

很容易发现除了 Container 能嵌套子元素外,其它 4 种都不能。按这个维度分类,DisplayObject 有两类:

  • 容器:Container

  • 粒子:Bitmap, Shape, Text, MovieClip

「容器」的作用是分组管理「粒子」。CreateJS 的 Stage 就是最著名的一个容器。

But...原生 Canvas 并没有粒子与容器的概念,它有绘制图片图形等底层APIs。类似于 CreateJS 的 Canvas 渲染引擎的厉害之处就在于把底层 APIs 封装起来并使之有了对象(容器与粒子)的概念。面对对象的好处大家都是知道的。

原生 APIs 实现 Container

Container 只存在于渲染引擎,原生 Canvas 是不存在的。「粒子」也不存在于原生 Canvas,但是如果把 MovieClip 剔除,其它三个「粒子」其实都有对应的原生 Canvas APIs:

  • Bitmap ------ drawImage

  • Shape ------ rect/arc/moveTo/lineTo...

  • Text ---- fillText

由于有一一对应的 API,所以粒子在实现就是一个一一对应搬 APIs 的过程。但是「容器」就需要讨论一下了。

假设有以下的 HTML 代码:


    Text...
    
    

包括了 Text... & & ,换种说法是:Text... & & 划分在同一组。从管理的角度上说,划分一组后,可以对一组粒子统一进行以下操作:

  1. 透明度

  2. 可见性

  3. 矩阵转换

什么是矩阵转换?
一个图形的位移(translate)与形变(scale, rotate, skew)可以统一用一个矩阵来表示,所以「矩阵转换」就是位移和形变的统称。原生 Canvas 的 提供了矩阵转换 API:

  • scale() 缩放当前绘图至更大或更小

  • rotate() 旋转当前绘图

  • translate() 重新映射画布上的 (0,0) 位置

  • transform() 替换绘图的当前转换矩阵

  • setTransform() 将当前转换重置为单位矩阵。然后运行 transform()

具体可以参见:http://www.w3school.com.cn/ta...

原生 Canvas 存在一个全局矩阵,通过上面的「矩阵转换」API 可以修改这个全局矩阵。「矩阵转换」在使用过程中有以下两个特点:

  1. 「矩阵转换」后不影响已绘制的图像图形,它只作用于之后绘制 API;

  2. 「矩阵转换」对全局矩阵的转换是累加性的;

以下代码可以验证上面两个特性:

var ctx = canvas.getContext("2d"); 
ctx.rect(150, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#d00000"; 
ctx.fill(); 
// 缩小一倍
ctx.beginPath(); 
ctx.scale(.5, .5); 
ctx.rect(150, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#00d000"; 
ctx.fill(); 

// 缩小一倍
ctx.beginPath(); 
ctx.scale(.5, .5); 
ctx.rect(150, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#0000d0"; 
ctx.fill(); 

截图如下:

聊聊 Container 的实现_第2张图片

分「容器」后的「粒子」可以统一做同一件事,那么统一做同一件事的一群「粒子」不就可以认为是一个「容器」。于是,实现了一群「粒子」做同一件事其实就是实现了原生 Canvas 下的「容器」。

「矩阵转换」的第一个特性像极了「容器」的行为,第二个特性像极了「容器」嵌套「容器」的行为。不过,「容器」除了嵌套行为,它还有并列的行为(兄弟容器)。

如何实现「容器」并列?
兄弟「容器」A 与 B,A 比 B 早出现在画布上;作为兄弟「容器」,A 的「矩阵转换」不能对 B 产生影响,这好像跟第二个特性冲突了!!!!不过,能累加的东西就有办法可以反向累加,如下:

var ctx = canvas.getContext("2d");
// 缩小一倍
ctx.beginPath(); 
ctx.scale(.5, .5); 
ctx.rect(150, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#00d000"; 
ctx.fill(); 

// 反向累加 ----- 消除上次的转换
ctx.scale(2, 2); 

// 缩小一倍
ctx.beginPath(); 
ctx.scale(.5, .5); 
ctx.rect(600, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#0000d0"; 
ctx.fill();

效果截图如下:

聊聊 Container 的实现_第3张图片

理论上通过反向累加可以实现矩阵回退的效果,但在嵌套复杂的情况下,这个方案比较复杂而麻烦。But...别忘了 Canvas 有一对兄弟 APIs: save & restore。

  • save() 保存当前环境的状态

  • restore() 回退到上一次 save 保存的状态

通过这两个 APIs 可以轻松地实现「全局矩阵」的回退,从而达到实现「兄弟容器」目的,如下:

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

// 保存状态
ctx.save(); 
// 缩小一倍
ctx.beginPath(); 
ctx.scale(.5, .5); 
ctx.rect(150, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#00d000"; 
ctx.fill(); 

// 恢复到上一次状态
ctx.restore(); 

// 缩小一倍
ctx.beginPath(); 
ctx.scale(.5, .5); 
ctx.rect(600, 150, 400, 400); 
ctx.fillStyle = "#0000d0"; 
ctx.fill();

截图与使用反向累加一样。

如果让我用原生 canvas 来实现「容器」,我会这样设计:

  1. 「容器」是存放子元素(「粒子」与「子容器」)的数组

  2. 「粒子」是一个绘制具体任务的 Funtion

  3. 子元素由 ctx.save() 开始,ctx.restore()结束

以下是伪代码:

var ctx = canvas.getContext("2d");
let [containerA, containerB, stage] = [[], [], [containerA, containerB]]; 
// 粒子是一个绘制图形的 function
let particleA1 = () => {
    ctx.rect(x, y, w, h); 
    ctx.fillStyle = "#d00000"; 
    ctx.fill();  
}
let particleA2 = () => ...; 
let particleB1 = () => ...; 
let particleB2 = () => ...; 

containerA = [particleA1, particleA2]; 
containerB = [particleB1, particleB2]; 

// 绘制 container
let renderContainer = container => container.forEach(
    child => {
        // 保存状态
        ctx.save(); 
        // 子元素是容器
        if(isContainer(child)) renderContainer(child); 
        // 粒子
        else renderParticle(child);
        // 恢复状态
        ctx.restore(); 
    }
); 

// 吐出 stage 
renderContainer(stage);

CreateJS 的 Container

来看一下 CreateJS 是怎么实现 Container的,如下:

聊聊 Container 的实现_第4张图片
https://www.createjs.com/docs...

跟我的设计其实是类似的。上图红框的 updateContext 其实就是处理「矩阵转换」如下:

聊聊 Container 的实现_第5张图片
https://www.createjs.com/docs...

结语

本来想随手写写的,没想到写得有点长。当作一次记忆加深的过程。

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