什么是Quartz2D?

Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统

Quartz 2D能完成的工作
- 绘制图形 : 线条\三角形\矩形\圆\弧等
- 绘制文字
- 绘制\生成图片(图像)
- 读取\生成PDF
- 截图\裁剪图片
- 自定义UI控件

Quartz2D在iOS开发中的价值:

绘制一些系统UIKit框架中不好展示的内容，例如饼图
自定义一些控件
不添加UI控件的情况下，使UI内容更丰富
……

iOS中，大部分控件都是Quartz2D绘制出来的

图形上下文

context.png

图形上下文就相当于画布，不同类型的画布就是决定着画得内容将展示在哪里。

Quartz2D提供了以下几种类型的Graphics Context：
- Bitmap Graphics Context 位图上下文，在这个上下文上绘制或者渲染的内容，可以获取成图片（需要主动创建一个位图上下文来使用，使用完毕，一定要销毁）
- PDF Graphics Context
- Window Graphics Context
- Layer Graphics Context 图层上下文，针对UI控件的上下文
- Printer Graphics Context

drawRect:

为什么要实现drawRect:方法才能绘图到view上？
因为在drawRect:方法中才能取得跟view相关联的图形上下文

drawRect:中取得的上下文

在drawRect:方法中取得上下文后，就可以绘制东西到view上

View内部有个layer（图层）属性，drawRect:方法中取得的是一个Layer Graphics Context，因此，绘制的东西其实是绘制到view的layer上去了

View之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer

drawRect:方法的调用？

当view第一次显示到屏幕上时，系统会创建好一个跟当前view相关的Layer上下文
系统会通过此上下文，在drawRect:方法中绘制好当前view的内容
主动让view重绘内容的时候，调用setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:。我们主动调用drawRect:方法是无效的。
调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时。
注意：setNeedsDisplay和setNeedsDisplayInRect:方法调用后，屏幕并不是立即刷新，而是会在下一次刷新屏幕的时候把绘制的内容显示出来。

也正是系统会在调用这个方法之前创建一个与该view相关的上下文，才让我们可以在drawRect:方法中绘制。注意：在其他地方拿不到view相关的上下文，所以不能实现绘制。

自定义view

如何利用Quartz2D绘制东西到view上？

首先，得有图形上下文，因为它能保存绘图信息，并且决定着绘制到什么地方去
其次，那个图形上下文必须跟view相关联，才能将内容绘制到view上面

自定义view的步骤:

新建一个类，继承自UIView
实现- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，然后在这个方法中
取得跟当前view相关联的图形上下文
绘制相应的图形内容
利用图形上下文将绘制的所有内容渲染显示到view上面

常用拼接路径函数

新建一个起点
void CGContextMoveToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)
添加新的线段到某个点
void CGContextAddLineToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)
添加一个矩形
void CGContextAddRect(CGContextRef c, CGRect rect)
添加一个椭圆
void CGContextAddEllipseInRect(CGContextRef context, CGRect rect)
添加一个圆弧
void CGContextAddArc(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat endAngle, int clockwise)

常用绘制路径函数

Mode参数决定绘制的模式
void CGContextDrawPath(CGContextRef c, CGPathDrawingMode mode)
绘制空心路径
void CGContextStrokePath(CGContextRef c)
绘制实心路径
void CGContextFillPath(CGContextRef c)

提示：一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的

图形上下文栈的操作

将当前的上下文copy一份,保存到栈顶(那个栈叫做”图形上下文栈”)
void CGContextSaveGState(CGContextRef c)
将栈顶的上下文出栈,替换掉当前的上下文
void CGContextRestoreGState(CGContextRef c)

矩阵操作

利用矩阵操作，能让绘制到上下文中的所有路径一起发生变化

缩放
void CGContextScaleCTM(CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy)
旋转
void CGContextRotateCTM(CGContextRef c, CGFloat angle)
平移
void CGContextTranslateCTM(CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty)

绘图的核心步骤：

获得上下文
绘制/拼接绘图路径
将路径添加到上下文
渲染上下文

记住：所有的绘图，都是这个步骤，即使使用贝塞尔路径，也只是对这个步骤进行了封装。对于绘图而言，拿到上下文很关键。

贝塞尔路径

就是UIKit框架中，对绘图的封装。实际操作起来，使用贝塞尔路径，更为方便。

用法与CGContextRef类似，但是oc对其进行了封装，更加面向对象。
常用的方法：
- 返回一个描述椭圆的路径:
  + (UIBezierPath *)bezierPathWithOvalInRect:(CGRect)rect;
- 设置起始点:
  - (void)moveToPoint:(CGPoint)point;
- 添加直线到一点:
  - (void)addLineToPoint:(CGPoint)point;
- 三次贝塞尔曲线：
  - (void)addCurveToPoint:(CGPoint)endPoint controlPoint1:(CGPoint)controlPoint1 controlPoint2:(CGPoint)controlPoint2;

三次贝塞尔曲线

贝塞尔曲线:
- (void)addQuadCurveToPoint:(CGPoint)endPoint controlPoint:(CGPoint)controlPoint;

贝塞尔曲线
绘制圆弧:
- (void)addArcWithCenter:(CGPoint)center radius:(CGFloat)radius startAngle:(CGFloat)startAngle endAngle:(CGFloat)endAngle clockwise:(BOOL)clockwise;

画圆的角度及方向
封闭闭路径:- (void)closePath;

裁剪核心代码

// 开启一个位图（图片）上下文 
//size:上下文尺寸
//opaque:不透明。一般是透明的，所以设置为NO
//scale:缩放，如果不缩放，设置为0就好
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);

// 描述圆形的路径
UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height)];

// 把圆形路径设置裁剪区域（将区域外的内容裁剪掉，是现实区域内的内容）
[path addClip];

// 绘制图片（先设置裁剪区域，再裁剪，才会有效果）
[image drawAtPoint:CGPointZero];

// 从上下文中内容生成一张图片
image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

// 关闭上下文（一定不要忘了关闭自己开启的上下文）
UIGraphicsEndImageContext();

截屏核心代码

// 开启一个跟屏幕一样大的尺寸的上下文
          UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(caputeView.bounds.size, NO, 0);

// 获取自己创建的位图上下文
CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

// view之所以你能显示内容，是因为有图层，因此只要把图层画到上下文
// 图层只能渲染，不能绘制
[caputeView.layer renderInContext:ctx];

// 从上下文中生成一张新的图片
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

// 关闭上下文
UIGraphicsEndImageContext();

Quartz2D