从一个画板demo学习canvas

前言

初学canvas，做了一个画板应用，地址点这里 。本篇为canvas的一些基础思想和注意事项，不是基础api。主要是在于touch事件上的实践经验

retina屏兼容

retina屏会使用多个物理像素渲染一个独立像素，导致一倍图在retina屏幕上模糊，canvas也是这样，所以我们应该把canvas画布的大小设为canvas元素大小的2或3倍。元素大小在css中设置

const canvas = selector('#canvas')
const ctx = canvas.getContext('2d')
const RATIO = 3
const canvasOffset = canvas.getBoundingClientRect()
canvas.width = canvasOffset.width * RATIO
canvas.height = canvasOffset.height * RATIO

坐标系转化

把相对于浏览器窗口的坐标转化为canvas坐标，需要注意的是，如果兼容了retina，需要乘上devicePixelRatio。后面所有出现的坐标，都要通过这个函数转化

function windowToCanvas (x, y) {
  return {
    x: (x - canvasOffset.left) * RATIO,
    y: (y - canvasOffset.top) * RATIO
  }
}

不得不提的是，《HTML5 Canvas核心技术》有一个相同的函数，但是书上那个是错的（也有可能我看的那本是假书）

获取touch点的坐标

function getTouchPosition (e) {
  let touch = e.changedTouches[0]
  return windowToCanvas(touch.clientX, touch.clientY)
}

画布状态的储存和恢复

进行绘图操作时，我们会频繁设置canvas绘图环境的属性（线宽，颜色等），大多数情况下我们只是临时设置，比如画蓝色的线段，又要画一个红色的正方形，为了不影响两个绘图操作，我们需要在每次绘制时，先保存环境属性（save），绘图完毕后恢复（restore）

ctx.save()
ctx.fillStyle = "#333"
ctx.strokeStyle = "#666"
ctx.restore()

绘制表面的储存与恢复

主要用于临时性的绘图操作，比如用手指拖出一个方形时，首先要在touchstart事件里储存拖动开始时的绘制表面（getImageData），touchmove的事件函数中，首先要先恢复touch开始时的绘图表面（putImageData），再根据当前的坐标值画出一个方形，继续拖动时，刚才画出的方形会被事件函数的恢复绘图表面覆盖掉，在重新绘制一个方形，所以无论怎么拖动，我们看到的只是画了一个方形，下面是画板demo中方形工具的类

// 工具基础 宽度，颜色，是否在绘画中，是否被选中
class Basic {
  constructor (width = RATIO, color = '#000') {
    this.width = width
    this.color = color
    this.drawing = false
    this.isSelect = false
  }
}

class Rect extends Basic {
  constructor (width = RATIO, color = '#000') {
    super(width, color)
    this.startPosition = {
      x: 0,
      y: 0
    }
    this.firstDot = ctx.getImageData(0, 0, canvasWidth, canvasHeight)
  }
  begin (loc) {
    this.firstDot = ctx.getImageData(0, 0, canvasWidth, canvasHeight) //在这里储存绘图表面
    saveImageData(this.firstDot)
    Object.assign(this.startPosition, loc)
    ctx.save() // 储存画布状态
    ctx.lineWidth = this.width
    ctx.strokeStyle = this.color
  }
  draw (loc) {
    ctx.putImageData(this.firstDot, 0, 0) //恢复绘图表面，并开始绘制方形
    const rect = {
      x: this.startPosition.x <= loc.x ? this.startPosition.x : loc.x,
      y: this.startPosition.y <= loc.y ? this.startPosition.y : loc.y,
      width: Math.abs(this.startPosition.x - loc.x),
      height: Math.abs(this.startPosition.y - loc.y)
    }
    ctx.beginPath()
    ctx.rect(rect.x, rect.y, rect.width, rect.height)
    ctx.stroke()
  }
  end (loc) {
    ctx.putImageData(this.firstDot, 0, 0)
    const rect = {
      x: this.startPosition.x <= loc.x ? this.startPosition.x : loc.x,
      y: this.startPosition.y <= loc.y ? this.startPosition.y : loc.y,
      width: Math.abs(this.startPosition.x - loc.x),
      height: Math.abs(this.startPosition.y - loc.y)
    }
    ctx.beginPath()
    ctx.rect(rect.x, rect.y, rect.width, rect.height)
    ctx.stroke()
    ctx.restore() //恢复画布状态
  }
  bindEvent () {
    canvas.addEventListener('touchstart', (e) => {
      e.preventDefault()
      if (!this.isSelect) {
        return false
      }
      this.drawing = true
      let loc = getTouchPosition(e)
      this.begin(loc)
    })
    canvas.addEventListener('touchmove', (e) => {
      e.preventDefault()
      if (!this.isSelect) {
        return false
      }
      if (this.drawing) {
        let loc = getTouchPosition(e)
        this.draw(loc)
      }
    })
    canvas.addEventListener('touchend', (e) => {
      e.preventDefault()
      if (!this.isSelect) {
        return false
      }
      let loc = getTouchPosition(e)
      this.end(loc)
      this.drawing = false
    })
  }
}

椭圆的绘制方法（均匀压缩法）

原理是在压缩过的坐标系中绘制一个圆形，那看起来就是一个椭圆了。因为是通过拖动绘制椭圆，所以在我们拖动时，必然拖出了一个方形，那其实就是以方形的中心为圆心，较长边的一半为半径画圆，这个圆要画在压缩过的坐标系中，压缩比例就是较窄边与较长边的比，圆心的坐标也要根据压缩比例做坐标变换，圆形工具类代码如下

class Round extends Basic{
  constructor (width = RATIO, color = '#000') {
    super(width, color)
    this.startPosition = {
      x: 0,
      y: 0
    }
    this.firstDot = ctx.getImageData(0, 0, canvasWidth, canvasHeight)
  }
  drawCalculate (loc) {
    ctx.save()
    ctx.lineWidth = this.width
    ctx.strokeStyle = this.color
    ctx.putImageData(this.firstDot, 0, 0) //恢复绘图表面
    const rect = {
      width: loc.x - this.startPosition.x,
      height: loc.y - this.startPosition.y
    } // 计算方形的宽高（带有正负值）
    const rMax = Math.max(Math.abs(rect.width), Math.abs(rect.height)) // 选出较长边
    rect.x = this.startPosition.x + rect.width / 2 // 计算压缩前的圆心坐标
    rect.y = this.startPosition.y + rect.height / 2
    rect.scale = {
      x: Math.abs(rect.width) / rMax,
      y: Math.abs(rect.height) / rMax
    } // 计算压缩比例
    ctx.scale(rect.scale.x, rect.scale.y)
    ctx.beginPath()
    ctx.arc(rect.x / rect.scale.x, rect.y / rect.scale.y, rMax / 2, 0, Math.PI * 2) 
    ctx.stroke()
    ctx.restore()
  }
  begin (loc) {
    this.firstDot = ctx.getImageData(0, 0, canvasWidth, canvasHeight) //储存绘图表面
    saveImageData(this.firstDot)
    Object.assign(this.startPosition, loc)
  }
  draw (loc) {
    this.drawCalculate(loc)
  }
  end (loc) {
    this.drawCalculate(loc)
  }
  bindEvent () {
    canvas.addEventListener('touchstart', (e) => {
      e.preventDefault()
      if (!this.isSelect) {
        return false
      }
      this.drawing = true
      let loc = getTouchPosition(e)
      this.begin(loc)
    })
    canvas.addEventListener('touchmove', (e) => {
      e.preventDefault()
      if (!this.isSelect) {
        return false
      }
      if (this.drawing) {
        let loc = getTouchPosition(e)
        this.draw(loc)
      }
    })
    canvas.addEventListener('touchend', (e) => {
      e.preventDefault()
      if (!this.isSelect) {
        return false
      }
      let loc = getTouchPosition(e)
      this.end(loc)
      this.drawing = false
    })
  }
}

撤销操作

上述例子中都有个 saveImageData() 函数，这个函数是把当前绘图表面储存在一个数组中，点击撤销的时候用于恢复上一步的绘图表面

const lastImageData = []
function saveImageData (data) {
  (lastImageData.length == 5) && (lastImageData.shift()) // 上限为储存5步，太多了怕挂掉
  lastImageData.push(data)
}
document.getElementById("cancel").addEventListener('click', () => {
  if(lastImageData.length < 1) return false
  ctx.putImageData(lastImageData[lastImageData.length - 1], 0, 0)
  lastImageData.pop()
})

总结

有一些看上去高大上的东西，了解了以后就会发现很简单，有了基础的模型以后，再去一点一点丰富功能，所以有些时候不能总是看看看，一定要动手，yeah
我的博客即将搬运同步至腾讯云+社区，邀请大家一同入驻：https://cloud.tencent.com/dev...