iOS quartz2D 的从零到一学习使用

什么是Quartz2D?二维的绘图引擎
什么是二维?平面
什么是引擎?经包装的函数库，方便开发者使用。也就是说苹果帮我们封装了一套绘图的函数库
同时支持iOS和Mac系统什么意思?用Quartz2D写的同一份代码，既可以运行在iphone上又可以运行在mac上，可以跨平台开发。
开发中比较常用的是截屏/裁剪/自定义UI控件。
Quartz2D在iOS开发中的价值就是自定义UI控件。

使用图形上下文画图，要遵循一下四个步骤
1.获取图像上下文
2.创建路径
3.将路径添加到图形上下文(add)
4.渲染图像上下文(fill,stroke)

以下方法请在UIView的drawRect方法中调用~

一.绘制一条直线的方法

#pragma mark - 直接使用图形上下文画图
- (void)oneMethod
{
    //1.获取图形上下文，目前我们现在使用的都是UIGraphics开头，CoreGraphics，项目简称CG
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    //2.描述路径
    //2.1 创建路径
    CGContextMoveToPoint(ctx, 10, 50);
    //2.2 添加线到一个点
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 10,100);
    
    //3.完成路线
    CGContextStrokePath(ctx);

}
#pragma mark - 图形上下文 + CGPathRef画线
- (void)twoMethod
{
    //1.获取图形上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    //2.使用path画线
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
    
    //3.添加点
    CGPathMoveToPoint(path, NULL, 20, 50);
    CGPathAddLineToPoint(path, NULL, 20, 100);
    
    //4.将path添加到图形上下文
    CGContextAddPath(ctx, path);
    
    //5.渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);
}
#pragma mark - 贝塞尔曲线
- (void)threeMethod
{
    //1.创建路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
    
    //2.画线
    [path moveToPoint:CGPointMake(30, 50)];
    [path addLineToPoint:CGPointMake(30, 100)];
    
    //3.渲染
    [path stroke];
}
#pragma mark - 图形上下文 + 贝塞尔曲线
- (void)fourMethod
{
    //1.获得图形上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    //2.创建路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
    
    //3.画线
    [path moveToPoint:CGPointMake(40, 50)];
    [path addLineToPoint:CGPointMake(40, 100)];
    
    //4.将path添加到上下文
    CGContextAddPath(ctx, path.CGPath);
    
    //5.渲染
    CGContextStrokePath(ctx);
}

二.画两个相交的线，并且设置属性

#pragma mark - 画两个相交的线，并设置属性
- (void)drawTwoLineCrossSetAttribute
{
    //1.获取图形上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    //2.将绘制路径，并且将其添加到图形上下文
    CGContextMoveToPoint(ctx, 123, 45);
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 45, 80);
    
    //3.添加另一条线
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 223, 159);
    
    //设置颜色
    [[UIColor greenColor] set];
    //设置线的宽度
    CGContextSetLineWidth(ctx, 10);
    //设置链接外的链接类型
    CGContextSetLineJoin(ctx, kCGLineJoinRound);
    //设置线的头部方式
    CGContextSetLineCap(ctx, kCGLineCapRound);
    
    //4.渲染
    CGContextStrokePath(ctx);
}

画出了两条有链接的线，其中设置颜色的时候，是区分 设置线的颜色 ，和 设置图片的颜色 的，可以设置他们各自的属性（但是经常设置错误），懒得去区分并且保证不会设置错误，建议设置 [[UIColor greenColor] set] 就不用考虑实线还是填充图形了。还有， CGContextSetLineJoin 是设置连接处的样式，是枚举， CGContextSetLineCap 是设置线的顶部的样式，也是枚举。
注意：设置各种属性的时候，一定要记住在渲染之前，否则无效

三.绘制两条不相交的线，并且设置各自属性

#pragma mark - 画两个不相交的线，并且设置各自属性
- (void)drawTwoLineNoCrossSetAttribute
{
    //1.创建贝塞尔曲线路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
    
    //2.绘制路径
    [path moveToPoint:CGPointMake(12, 49)];
    [path addLineToPoint:CGPointMake(68, 34)];
    [[UIColor redColor] set];
    [path setLineWidth:5];
    //3.渲染
    [path stroke];
    
    //绘制第二条路径
    UIBezierPath *path2 = [UIBezierPath bezierPath];
    [path2 moveToPoint:CGPointMake(145, 167)];
    [path2 addLineToPoint:CGPointMake(98, 34)];
    [[UIColor greenColor] set];
    [path2 setLineWidth:10];
    [path2 setLineCapStyle:kCGLineCapRound];
    [path2 stroke];
    
}

使用贝塞尔曲线画图的好处在于，1.每一个贝塞尔底层都有一个图形上线文，如果是用CGContextMoveToPoint画图，实际上就是一个图形上下文，不好去控制，所以建议没多条线可以使用贝塞尔曲线或者说使用底层的CGMutablePathRef画线，比较靠谱。

四.绘制曲线

#pragma mark - 绘制曲线
- (void)drawQuadCurve
{
    //1.获得图形上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    //2.设置起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 10, 50);
    
    /**
     *  添加曲线的五个参数
     *
     *  @param c#>   图形上下文
     *  @param cpx#> 将来要突出的x值
     *  @param cpy#> 要突出的y值
     *  @param x#>   曲线结束时的x
     *  @param y#>   曲线结束时的y
     */
    
    CGContextAddQuadCurveToPoint(ctx, 160, 300, 310, 50);
    
    //设置颜色
    [[UIColor redColor] set];
    //设置宽度
    CGContextSetLineWidth(ctx, 5);
    
    //3.渲染图层
    CGContextStrokePath(ctx);
}

五.绘制带有圆角边框的正方形

#pragma mark - 绘制一个带有圆角边框的正方形
- (void)drawRoundSquare
{
    //绘制一个空心的圆角矩形
    //1.创建路径 贝塞尔曲线
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectMake(10, 50, 100, 40) cornerRadius:5];
    //设置颜色
    [[UIColor redColor] set];
    //2.渲染
    [path stroke];
    
    //绘制一个实心的圆角正方形
    //1.创建路径 贝塞尔曲线
    UIBezierPath *path2 = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectMake(10, 140, 100, 100) cornerRadius:5];
    //设置颜色
    [[UIColor orangeColor] set];
    //2.渲染
    [path2 fill];
    
    //绘制一个实心的圆
    //1.创建路径 贝塞尔曲线
    UIBezierPath *path3 = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectMake(10, 290, 100, 100) cornerRadius:50];
    //设置颜色
    [[UIColor blueColor] set];
    //2.渲染
    [path3 fill];

}

• 1.stroke设置边框的颜色，fill填充内部的颜色
• 2.fill并不是随意使用的，必须是封闭的图形。
• 3.可以通过设置圆角是正方形的高度，生成一个原形，但不是最规范绘制原形的方法，不过也可以使用。

六.绘制一个弧度曲线

#pragma mark - 绘制一个弧度曲线
- (void)drawCurve
{
    /**
     *  绘制弧度曲线
     *
     *  @param ArcCenter 曲线中心
     *  @param radius       半径
     *  @param startAngle 开始的弧度
     *  @param endAngle 结束的弧度
     *  @param clockwise YES顺时针，NO逆时针
     */
    
    //绘制一条半圆曲线
    //1.创建路径 贝塞尔曲线
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithArcCenter:CGPointMake(150, 150) radius:50 startAngle:0 endAngle:M_PI clockwise:YES];
    [[UIColor redColor] set];
    [path setLineWidth:10];
    [path setLineCapStyle:(kCGLineCapRound)];
    //2.渲染
    [path stroke];
    
    //绘制一条3/4圆曲线
    //1.创建路径 贝塞尔曲线
    UIBezierPath *path2 = [UIBezierPath bezierPathWithArcCenter:CGPointMake(150, 350) radius:50 startAngle:0 endAngle:270/360.0*(M_PI * 2) clockwise:YES];
    [[UIColor yellowColor] set];
    [path2 setLineWidth:10];
    [path2 setLineCapStyle:(kCGLineCapRound)];
    //2.渲染
    [path2 stroke];
    
    //绘制一个圆形曲线
    //1.创建路径 贝塞尔曲线
    UIBezierPath *path3 = [UIBezierPath bezierPathWithArcCenter:CGPointMake(150, 550) radius:50 startAngle:0 endAngle:(M_PI * 2) clockwise:YES];
    [[UIColor blueColor] set];
    [path3 setLineWidth:10];
    [path3 setLineCapStyle:(kCGLineCapRound)];
    //2.渲染
    [path3 stroke];
    
}

1.M_PI是180度.M_PI_2是90°
2.这里的角度都是弧度制度，如果我们需要15°，可以用15°/180°*π得到。
3.clockwise这个是顺时针，如果穿1，就是顺时针,穿0,是逆时针

七.绘制一个一个扇形

<span style="font-size:18px;">#pragma mark - 绘制扇形
- (void)drawFanShaped
{
    //1.获取图形上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    //绘制曲线
    CGFloat centerX = 100;
    CGFloat centerY = 100;
    CGFloat radius = 50;
    //2.添加一根线
    CGContextMoveToPoint(ctx, centerX, centerY);
    CGContextAddArc(ctx, centerX, centerY, radius, M_PI, (230 / 360.0)*(M_PI * 2), NO);
    
    //3.关闭线段
    CGContextClosePath(ctx);
    //4.渲染
    CGContextFillPath(ctx);
    
}</span>

1.线添加一个点CGContextMoveToPoint
2.添加一个圆弧CGContextAddArc
3.闭合绘图CGContextClosePath
4.给路径设置颜色CGContextStrokePath,或者给图形内部设置颜色CGContextFillPath
5.使用贝塞尔曲线，也要设置闭合路径CGContextClosePath


学有所成，来个小练习~

八.简单下载进度的demo

自定义一个View

CustomProgressView.h

@interface CustomProgressView : UIView
@property (nonatomic,assign) CGFloat progressValue;
@end

CustomProgressView.m

@implementation CustomProgressView
- (void)setProgressValue:(CGFloat)progressValue
{
    _progressValue = progressValue;
    [self setNeedsDisplay];
}
-(void)drawRect:(CGRect)rect
{
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithArcCenter:self.center radius:100 startAngle:-M_PI_2 endAngle:(_progressValue / 100.0) *(2 * M_PI) - M_PI_2 clockwise:YES];
    [[UIColor redColor] set];
    [path setLineWidth:10];
    [path setLineCapStyle:(kCGLineCapRound)];
    [path stroke];
}

@end

ViewController.m

@interface ViewController ()
@property (nonatomic,retain) UISlider *slider;
@property (nonatomic,retain) CustomProgressView *progressView;
@property (nonatomic,retain) UILabel *label;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.progressView = [[CustomProgressView alloc]initWithFrame:CGRectMake(0, 0, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.width)];
    self.progressView.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    self.label = [[UILabel alloc]initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 80, 50)];
    self.label.center = self.progressView.center;
    self.label.textAlignment = NSTextAlignmentCenter;
    [self.progressView addSubview:self.label];
    
    [self.view addSubview:self.progressView];
    
    
    self.slider = [[UISlider alloc]initWithFrame:CGRectMake(10, 500, self.view.frame.size.width - 20, 50)];
    self.slider.minimumValue = 0;
    self.slider.maximumValue = 100;
    [self.slider addTarget:self action:@selector(changeValue:) forControlEvents:(UIControlEventValueChanged)];
    [self.view addSubview:self.slider];
}
- (void)changeValue:(UISlider *)sender
{
    self.progressView.progressValue = sender.value;
    self.label.text = [NSString stringWithFormat:@"%.f%%",sender.value];
}
- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

想调用这个方法drawRect:(CGRect)rect，必须要使用setNeedsDisplay,其他的无效。

九.饼状图

PieView.m

@interface PieView ()
@property (nonatomic,retain) NSArray *nums;
@property (nonatomic,assign) NSInteger total;
@end
@implementation PieView
- (NSInteger)total
{
    if (_total == 0) {
        for (int i = 0; i < self.nums.count ; i ++) {
            _total += [self.nums[i] integerValue];
        }
    }
    return _total;
}
- (NSArray *)nums
{
    if (!_nums) {
        self.nums = @[@"10",@"20",@"30",@"40"];
    }
    return _nums;
}
- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
    //绘制一个饼图
    CGFloat radius = 150;
    CGFloat startA = 0;
    CGFloat endA = 0;
    
    for (int i = 0; i < self.nums.count; i++) {
        NSNumber *num = self.nums[i];
        startA = endA;
        endA = startA + [num floatValue]/self.total * (2 * M_PI);
        UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithArcCenter:self.center radius:radius startAngle:startA endAngle:endA clockwise:YES];
        [path addLineToPoint:self.center];
        
        CGFloat randRed = arc4random_uniform(256)/255.0;
        CGFloat randGreen = arc4random_uniform(256)/255.0;
        CGFloat randBlue = arc4random_uniform(256)/255.0;
        UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:randRed green:randGreen blue:randBlue alpha:1];
        [randomColor set];
        
        [path fill];
    }
}

@end

ViewController.m

 PieView *pie = [[PieView alloc]initWithFrame:[UIScreen mainScreen].bounds];
    pie.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    [self.view addSubview:pie];

十.柱状图

BarChartView.h

@interface BarChartView()
@property (nonatomic,retain) NSArray *nums;
@end
@implementation BarChartView
- (NSArray *)nums
{
    if (!_nums) {
        self.nums = @[@"10",@"20",@"30",@"40",@"50",@"60",@"70",@"80"];
    }
    return _nums;
}
- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
    //1.获取图形上下文
    CGContextRef ctz = UIGraphicsGetCurrentContext();
    //2.绘制图像
    //设置间距
    CGFloat margin = 30;
    //当柱状图的数量多于5的时候缩小它们的间距
    if (self.nums.count > 5) {
        margin = 10;
    }
    //柱状图的宽度 = （ view的宽度 - 间隔的总宽度 ）/ 柱状图的个数
    CGFloat width = (rect.size.width - (self.nums.count + 1) *margin) / self.nums.count;
    for (int i = 0; i < self.nums.count; i++) {
        
        //求出 每一个数字所占的比例
        CGFloat num = [self.nums[i] floatValue]/100;
        //起点位置
        CGFloat x = margin + (width + margin) * i ;
        CGFloat y = rect.size.height * (1 - num);
        CGFloat height = rect.size.height * num;
        
        CGRect rectA = CGRectMake(x, y, width, height);
        CGContextAddRect(ctz, rectA);
        
        CGFloat randRed = arc4random_uniform(256)/255.0;
        CGFloat randGreen = arc4random_uniform(256)/255.0;
        CGFloat randBlue = arc4random_uniform(256)/255.0;
        UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:randRed green:randGreen blue:randBlue alpha:1];
        
        [randomColor set];
        //渲染
        CGContextFillPath(ctz);
       
    }
}
/*
// Only override drawRect: if you perform custom drawing.
// An empty implementation adversely affects performance during animation.
- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    // Drawing code
}
*/

@end

ViewController.m

 BarChartView *view = [[BarChartView alloc]initWithFrame:[UIScreen mainScreen].bounds];
    view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    [self.view addSubview:view];

十一.绘制图片

绘制文字和图片的时候，是不用去获取图像上下文的

-(void)drawRect:(CGRect)rect
{
    //剪切图片，超出的图片位置都要剪切掉！必须要在绘制之前写，否则无效
//    UIRectClip(CGRectMake(0, 0, 100, 50));
    
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"image"];
    
    //独立
    //在什么范围内（原图大小）
    [image drawInRect:rect];
    
    //在哪个位置开始画
    [image drawAtPoint:CGPointMake(10, 10)];
    
    //平铺
    [image drawAsPatternInRect:rect];
}

 [image drawInRect:rect]; //拉伸效果

    [image drawAtPoint:CGPointMake(10, 10)];//适应效果

[image drawAsPatternInRect:rect];//平铺效果

十二.绘制富文本

- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
    NSString *str = @"不管开心与否\n每天都要努力生活\n爱自己\n爱家人";
    //设置文字的属性
    NSMutableDictionary * paras = [NSMutableDictionary dictionary];
    //设置字体大小
    paras[NSFontAttributeName] = [UIFont systemFontOfSize:40];
    //设置字体颜色
    paras[NSForegroundColorAttributeName] = [UIColor blackColor];
    //设置镂空渲染颜色
    paras[NSStrokeColorAttributeName] = [UIColor orangeColor];
    //设置镂空渲染宽度
    paras[NSStrokeWidthAttributeName] = @3;
    
    //创建阴影对象
    NSShadow *shodow = [[NSShadow alloc] init];
    //阴影颜色
    shodow.shadowColor = [UIColor yellowColor];
    //阴影偏移量
    shodow.shadowOffset = CGSizeMake(5, 6);
    //阴影的模糊半径
    shodow.shadowBlurRadius = 4;
    //苹果的富文本就是这样搞出来的
    paras[NSShadowAttributeName]  = shodow;
    [str drawAtPoint:CGPointZero withAttributes:paras];
}

十三.雪花飘动

雪花动画

//只有在drawRect方法中才能拿到图形上下文，才可以画图
- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    //设置下雪的动画
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"snow"];
    _snowY += 10;

    [image drawAtPoint:CGPointMake(0, _snowY)];
    if (_snowY >= rect.size.height) {
        _snowY = 0;
    }
}
// 如果在绘图的时候需要用到定时器，通常使用CADisplayLink
// NSTimer很少用于绘图，因为调度优先级比较低，并不会准时调用
- (void)awakeFromNib
{
    // 创建定时器
    CADisplayLink *link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(timeChange)];

    // 添加主运行循环
    [link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}
// CADisplayLink:每次屏幕刷新的时候就会调用，屏幕一般一秒刷新60次
- (void)timeChange{
    [self setNeedsDisplay];
}

1.本质就是调用drawRect方法，一直刷新雪花的y值
2.每一次调用drawRect，都创建大量的对象，有人说可能性能不好，不过你可能多虑了，没吃都是在内存加载，不会创建新的UIImage

十四.图形上下文栈

我自己详细的介绍了一下，上下文栈，可以看一下~
图形上下文详解

十五.图形上下文矩阵

到底是个啥？
就是图形上下文画出的东西永远是方方正正的，你要是想画个偏离的矩形，按照过去的方法画不出来，只能使用矩阵的方式。分别有偏移,缩放,旋转

正常尺寸的椭圆

x,y各自平移10px后的椭圆

旋转后的椭圆

缩放后的椭圆

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    //图形上下文矩阵
    //1.画一个椭圆
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
// CGContextAddEllipseInRect(ctx, CGRectMake(100, 100, 100, 100));
    CGPathRef path = CGPathCreateWithEllipseInRect(CGRectMake(0, 0, 200, 100),nil);
    [[UIColor redColor] set];
    //1.偏移
// CGContextTranslateCTM(ctx, 10, 10);
   //2.旋转
// CGContextRotateCTM(ctx, M_PI_4);
    //3.缩放
    CGContextScaleCTM(ctx, 0.25, 2);
    CGContextAddPath(ctx, path);
    CGContextFillPath(ctx);
}

1.绘制变化的图形的步骤

• 先绘制path
• 设置图形上下文矩阵
• 将path添加到图形上下文(这一步很重要，一定按照步骤来)
• 渲染

2.绘图的时候，我们要使用底层的 CGPathRef,或者贝塞尔，然后 CGContextRef+path的方式。
如不这样，我注释的CGContextAddEllipseInRect(ctx, CGRectMake(100, 100, 100, 100))方法，这个方法中已经先去添加了path到图形上下文，即使我们在去添加图形上下文矩阵，也是无效
3.可以和图形上下文栈一起使用，给特定的一些图案设置一些属性，还有一些不会受到影响

本文为我的实践所写，部分实例已上传至GitHub点击打开链接

特别感谢简书作者王鑫20111无私分享~

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