Canvas 从入门到劝朋友放弃（图解版）

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本文简介

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在前端领域，如果只是懂 Vue 或者 React ，未来在职场的竞争力可能会比较弱。

根据我多年在家待业经验来看，前端未来在 数据可视化 和 AI 这两个领域会比较香，而 Canvas 是数据可视化在前端方面的基础技术。

本文就用光的速度将 canvas 给入门了。

要入门一个技术，前期最重要是快！所以本文只讲入门内容，能应付简单项目。深入的知识点会在其他文章讲解。

Canvas 是什么？

• Canvas 中文名叫 “画布”，是 HTML5 新增的一个标签。
• Canvas 允许开发者通过 JS在这个标签上绘制各种图案。
• Canvas 拥有多种绘制路径、矩形、圆形、字符以及图片的方法。
• Canvas 在某些情况下可以 “代替” 图片。
• Canvas 可用于动画、游戏、数据可视化、图片编辑器、实时视频处理等领域。

Canvas 和 SVG 的区别

| Canvas | SVG | | -------------------------------- | ------------------------------------------------------------ | | 用JS动态生成元素(一个HTML元素) | 用XML描述元素(类似HTML元素那样，可用多个元素来描述一个图形) | | 位图(受屏幕分辨率影响) | 矢量图(不受屏幕分辨率影响) | | 不支持事件 | 支持事件 | | 数据发生变化需要重绘 | 不需要重绘 |

就上面的描述而言可能有点难懂，你可以打开 AntV 旗下的图形编辑引擎做对比。G6 是使用 canvas 开发的，X6 是使用 svg 开发的。

我的建议是：如果要展示的数据量比较大，比如一条数据就是一个元素节点，那使用 canvas 会比较合适；如果用户操作的交互比较多，而且对清晰度有要求(矢量图)，那么使用 svg 会比较合适。

起步

学习前端一定要动手敲代码，然后看效果展示。

起步阶段会用几句代码说明 canvas 如何使用，本例会画一条直线。

画条直线

1. 在 HTML 中创建 canvas 元素
2. 通过 js 获取 canvas 标签
3. 从 canvas 标签中获取到绘图工具
4. 通过绘图工具，在 canvas 标签上绘制图形

```html

```

moveTo 、 lineTo 和 stroke 方法暂时可以不用管，它们的作用是绘制图形，这些方法在后面会讲到~

注意点

### 1、默认宽高

canvas 有 默认的 宽度(300px) 和 高度(150px)

如果不在 canvas 上设置宽高，那 canvas 元素的默认宽度是300px，默认高度是150px。

2、设置 canvas 宽高

canvas 元素提供了 width 和 height 两个属性，可设置它的宽高。

需要注意的是，这两个属性只需传入数值，不需要传入单位(比如 px 等)。

html <canvas width="600" height="400"></canvas>

3、不能通过 CSS 设置画布的宽高

使用 css 设置 canvas 的宽高，会出现 内容被拉伸 的后果！！！

```html

```

canvas 的默认宽度是300px，默认高度是150px。

1. 如果使用 css 修改 canvas 的宽高(比如本例变成 400px * 400px)，那宽度就由 300px 拉伸到 400px，高度由 150px 拉伸到 400px。
2. 使用 js 获取 canvas 的宽高，此时返回的是 canvas 的默认值。

最后出现的效果如上图所示。

4、线条默认宽度和颜色

线条的默认宽度是 1px ，默认颜色是黑色。

但由于默认情况下 canvas 会将线条的中心点和像素的底部对齐，所以会导致显示效果是 2px 和非纯黑色问题。

5、IE兼容性高

暂时只有 IE 9 以上才支持 canvas 。但好消息是 IE 已经有自己的墓碑了。

如需兼容 IE 7 和 8 ，可以使用 ExplorerCanvas 。但即使是使用了 ExplorerCanvas 仍然会有所限制，比如无法使用 fillText() 方法等。

基础图形

坐标系

在绘制基础图形之前，需要先搞清除 Canvas 使用的坐标系。

Canvas 使用的是 W3C 坐标系 ，也就是遵循我们屏幕、报纸的阅读习惯，从上往下，从左往右。

W3C 坐标系 和 数学直角坐标系 的 X轴 是一样的，只是 Y轴 的反向相反。

W3C 坐标系 的 Y轴 正方向向下。

直线

一条直线

最简单的起步方式是画一条直线。这里所说的 “直线” 是几何学里的 “线段” 的意思。

需要用到这3个方法：

1. moveTo(x1, y1)：起点坐标 (x, y)
2. lineTo(x2, y2)：下一个点的坐标 (x, y)
3. stroke()：将所有坐标用一条线连起来

起步阶段可以先这样理解。

```html

```

上面的代码所呈现的效果，可以看下图解释(手不太聪明，画得不是很标准，希望能看懂)

多条直线

如需画多条直线，可以用会上面那几个方法。

```html

```

仔细观察一下，为什么两条线的粗细不一样的？

明明使用的方法都是一样的，只是第二条直线的 Y轴 的值是有小数点。

答：默认情况下 canvas 会将线条的中心点和像素的底部对齐，所以会导致显示效果是 2px 和非纯黑色问题。

上图每个格子代表 1px。

线的中心点会和画布像素点的底部对齐，所以会线中间是黑色的，但由于一个像素就不能再切割了，所以会有半个像素被染色，就变成了浅灰色。

所以如果你设置的 Y轴 值是一个整数，就会出现上面那种情况。

设置样式

• lineWidth：线的粗细
• strokeStyle：线的颜色
• lineCap：线帽：默认: butt; 圆形: round; 方形: square

```html

```

新开路径

开辟新路径的方法：

• beginPath()

在绘制多条线段的同时，还要设置线段样式，通常需要开辟新路径。

要不然样式之间会相互污染。

比如这样

```html

```

如果不想相互污染，需要做2件事：

1. 使用 beginPath() 方法，重新开一个路径
2. 设置新线段的样式(必须项)

如果上面2步却了其中1步都会有影响。

只使用 beginPath()

```html

```

第一条线的样式会影响之后的线。

但如果使用了 beginPath() ，后面的线段不会影响前面的线段。

```html

```

设置新线段的样式，没使用 beginPath() 的情况

这个情况会反过来，后面的线能影响前面的线。

```html

```

正确的做法

在设置 beginPath() 的同时，也各自设置样式。这样就能做到相互不影响了。

```html

```

折线

和 直线 差不多，都是使用 moveTo() 、lineTo() 和 stroke() 方法可以绘制折线。

```html

```

画这种折线，最好在草稿纸上画一个坐标系，自己计算并描绘一下每个点大概在什么什么位置，最后在 canvas 中看看效果。

矩形

根据前面的基础，我们可以 使用线段来描绘矩形，但 canvas 也提供了 rect() 等方法可以直接生成矩形。

使用线段描绘矩形

可以使用前面画线段的方法来绘制矩形

```html canvas id="c" width="300" height="300" style="border: 1px solid #ccc;">

```

上面的代码几个点分别对应下图。

使用 strokeRect() 描边矩形

• strokeStyle：设置描边的属性(颜色、渐变、图案)
• strokeRect(x, y, width, height)：描边矩形(x和y是矩形左上角起点；width 和 height 是矩形的宽高)
• strokeStyle 必须写在 strokeRect() 前面，不然样式不生效。

```html

```

上面的代码可以这样理解

使用 fillRect() 填充矩形

fillRect() 和 strokeRect() 方法差不多，但 fillRect() 的作用是填充。

需要注意的是，fillStyle 必须写在 fillRect() 之前，不然样式不生效。

```html

```

同时使用 strokeRect() 和 fillRect()

同时使用 strokeRect() 和 fillRect() 会产生描边和填充的效果

```html

```

使用 rect() 生成矩形

rect() 和 fillRect() 、strokeRect() 的用法差不多，唯一的区别是：

strokeRect() 和 fillRect() 这两个方法调用后会立即绘制；rect() 方法被调用后，不会立刻绘制矩形，而是需要调用 stroke() 或 fill() 辅助渲染。

```html

```

等价公式：

```js cxt.strokeStyle = 'red', cxt.rect(50, 50, 200, 100) cxt.stroke()

// 等价于 cxt.strokeStyle = 'red' cxt.strokerect(50, 50, 200, 100)

// -----------------------------

cxt.fillStyle = 'hotpink' cxt.rect(50, 50, 200, 100) cxt.fill()

// 等价于 cxt.fillStyle = 'yellowgreen' cxt.fillRect(50, 50, 200, 100) ```

使用 clearRect() 清空矩形

使用 clearRect() 方法可以清空指定区域。

js clearRect(x, y, width, height)

其语法和创建 cxt.rect() 差不多。

```html

```

清空画布

canvas 画布元素是矩形，所以可以通过下面的代码把整个画布清空掉。

```js // 省略部分代码

cxt.clearRect(0, 0, cnv.width, cnv.height) ```

要清空的区域：从画布左上角开始，直到画布的宽和画布的高为止。

多边形

Canvas 要画多边形，需要使用 moveTo() 、 lineTo() 和 closePath() 。

三角形

虽然三角形是常见图形，但 canvas 并没有提供类似 rect() 的方法来绘制三角形。

需要确定三角形3个点的坐标位置，然后使用 stroke() 或者 fill() 方法生成三角形。

```html

```

注意，默认情况下不会自动从最后一个点连接到起点。最后一步需要设置一下 cxt.lineTo(50, 50) ，让它与 cxt.moveTo(50, 50) 一样。这样可以让路径回到起点，形成一个闭合效果。

但这样做其实是有点问题的，而且也比较麻烦，要记住起始点坐标。

上面的闭合操作，如果遇到设置了 lineWidth 或者 lineJoin 就会有问题，比如：

js // 省略部分代码 cxt.lineWidth = 20

当线段变粗后，起始点和结束点的链接处，拐角就出现“不正常”现象。

如果需要真正闭合，可以使用 closePath() 方法。

```html

```

使用 cxt.closePath() 可以自动将终点和起始点连接起来，此时看上去就正常多了。

菱形

有一组邻边相等的平行四边形是菱形

```html

```

要绘制直线类型的图形，在草稿纸上标记出起始点和每个拐角的点，然后再连线即可。相对曲线图形来说，直线图形是比较容易的。

圆形

绘制圆形的方法是 arc()。

语法：

js arc(x, y, r, sAngle, eAngle，counterclockwise)

• x 和 y: 圆心坐标
• r: 半径
• sAngle: 开始角度
• eAngle: 结束角度
• counterclockwise: 绘制方向(true: 逆时针; false: 顺时针)，默认 false

开始角度和结束角度，都是以弧度为单位。例如 180°就写成 Math.PI ，360°写成 Math.PI * 2 ，以此类推。

在实际开发中，为了让自己或者别的开发者更容易看懂弧度的数值，1°应该写成 Math.PI / 180。

• 100°: 100 * Math.PI / 180
• 110°: 110 * Math.PI / 180
• 241°: 241 * Math.PI / 180

注意：绘制圆形之前，必须先调用 beginPath() 方法！！！ 在绘制完成之后，还需要调用 closePath() 方法！！！

```html

```

半圆

如果使用 arc() 方法画圆时，没做到刚好绕完一周(360°)就直接闭合路径，就会出现半圆的状态。

```html

```

上面的代码中，cxt.arc 最后一个参数没传，默认是 false ，所以是顺时针绘制。

如果希望半圆的弧面在上方，可以将 cxt.arc 最后一个参数设置成 true

```html

```

弧线

使用 arc() 方法画半圆时，如果最后不调用 closePath() 方法，就不会出现闭合路径。也就是说，那是一条弧线。

在 canvas 中，画弧线有2中方法：arc() 和 arcTo() 。

arc() 画弧线

如果想画一条 0° ~ 30° 的弧线，可以这样写

```html

```

原理如下图所示，红线代表画出来的那条弧线。

arcTo() 画弧线

arcTo() 的使用方法会更加复杂，如果初学看不太懂的话可以先跳过，看完后面的再回来补补。

语法：

arcTo(cx, cy, x2, y2, radius)

• cx: 两切线交点的横坐标
• cy: 两切线交点的纵坐标
• x2: 结束点的横坐标
• y2: 结束点的纵坐标
• radius: 半径

其中，(cx, cy) 也叫控制点，(x2, y2) 也叫结束点。

是不是有点奇怪，为什么没有 x1 和 y1 ？

(x1, y1) 是开始点，通常是由 moveTo() 或者 lineTo() 提供。

arcTo() 方法利用 开始点、控制点和结束点形成的家教，绘制一段与家教的两边相切并且半径为 radius 的圆弧。

举个例子

```html

```

基础样式

前面学完基础图形，接下来可以开始了解一下如何设置元素的基础样式。

描边 stroke()

前面的案例中，其实已经知道使用 stroke() 方法进行描边了。这里就不再多讲这个方法。

线条宽度 lineWidth

lineWidth 默认值是 1 ，默认单位是 px。

语法：

js lineWidth = 线宽

```html

```

线条颜色 strokeStyle

使用 strokeStyle 可以设置线条颜色

语法:

js strokeStyle = 颜色值

```html

```

为了展示方便，我将 lineWidth 设为 20。

线帽 lineCap

线帽指的是线段的开始和结尾处的样式，使用 lineCap 可以设置

语法：

js lineCap = '属性值'

属性值包括：

• butt: 默认值，无线帽
• square: 方形线帽
• round: 圆形线帽

```html

```

使用 square 和 round 的话，会使线条变得稍微长一点点，这是给线条增加线帽的部分，这个长度在日常开发中需要注意。

线帽只对线条的开始和结尾处产生作用，对拐角不会产生任何作用。

拐角样式 lineJoin

如果需要设置拐角样式，可以使用 lineJoin 。

语法：

js lineJoin = '属性值'

属性值包括：

• miter: 默认值，尖角
• round: 圆角
• bevel: 斜角

```html

```

虚线 setLineDash()

使用 setLineDash() 方法可以将描边设置成虚线。

语法：

js setLineDash([])

需要传入一个数组，且元素是数值型。

虚线分3种情况

1. 只传1个值
2. 有2个值
3. 有3个以上的值

```html

```

此外，还可以始终 cxt.getLineDash() 获取虚线不重复的距离；

用 cxt.lineDashOffset 设置虚线的偏移位。

填充

使用 fill() 可以填充图形，根据前面的例子应该掌握了如何使用 fill()

```html

```

可以使用 fillStyle 设置填充颜色，默认是黑色。

非零环绕填充

在使用 fill() 方法填充时，需要注意一个规则：非零环绕填充。

在使用 moveTo 和 lineTo 描述图形时，如果是按顺时针绘制，计数器会加1；如果是逆时针，计数器会减1。

当图形所处的位置，计数器的结果为0时，它就不会被填充。

这样说有点复杂，先看看例子

```html

```

请看看上面的代码，我画了2个矩形，它们都没有用 beginPath() 方法开辟新路径。

内层矩形是逆时针绘制的，所以内层的值是 -1 ，它又经过外层矩形，而外层矩形是顺时针绘制，所以经过外层时值 +1，最终内层的值为 0 ，所以不会被填充。

文本

Canvas 提供了一些操作文本的方法。

为了方便演示，我们先了解一下在 Canvas 中如何给本文设置样式。

样式 font

和 CSS 设置 font 差不多，Canvas 也可以通过 font 设置样式。

语法：

js cxt.font = 'font-style font-variant font-weight font-size/line-height font-family'

如果需要设置字号 font-size，需要同事设置 font-family。

js cxt.font = '30px 宋体'

描边 strokeText()

使用 strokeText() 方法进行文本描边

语法：

strokeText(text, x, y, maxWidth)

• text: 字符串，要绘制的内容
• x: 横坐标，文本左边要对齐的坐标(默认左对齐)
• y: 纵坐标，文本底边要对齐的坐标
• maxWidth: 可选参数，表示文本渲染的最大宽度(px)，如果文本超出 maxWidth 设置的值，文本会被压缩。

```html

```

设置描边颜色 strokeStyle

使用 strokeStyle 设置描边颜色。

```html

```

填充 fillText

使用 fillText() 可填充文本。

语法和 strokeText() 一样。

js fillText(text, x, y, maxWidth)

```html

```

设置填充颜色 fillStyle

使用 fillStyle 可以设置文本填充颜色。

```html

```

获取文本长度 measureText()

measureText().width 方法可以获取文本的长度，单位是 px 。

```html

```

水平对齐方式 textAlign

使用 textAlign 属性可以设置文字的水平对齐方式，一共有5个值可选

• start: 默认。在指定位置的横坐标开始。
• end: 在指定坐标的横坐标结束。
• left: 左对齐。
• right: 右对齐。
• center: 居中对齐。

红线是辅助参考线。

```html

```

从上面的例子看，start 和 left 的效果好像是一样的，end 和 right 也好像是一样的。

在大多数情况下，它们的确一样。但在某些国家或者某些场合，阅读文字的习惯是 从右往左 时，start 就和 right 一样了，end 和 left 也一样。这是需要注意的地方。

垂直对齐方式 textBaseline

使用 textBaseline 属性可以设置文字的垂直对齐方式。

在使用 textBaseline 前，需要自行了解 css 的文本基线。

用一张网图解释一下基线

textBaseline 可选属性：

• alphabetic: 默认。文本基线是普通的字母基线。
• top: 文本基线是 em 方框的顶端。
• bottom: 文本基线是 em 方框的底端。
• middle: 文本基线是 em 方框的正中。
• hanging: 文本基线是悬挂基线。

红线是辅助参考线。

```html

```

注意：在绘制文字的时候，默认是以文字的左下角作为参考点进行绘制

图片

在 Canvas 中可以使用 drawImage() 方法绘制图片。

渲染图片

渲染图片的方式有2中，一种是在JS里加载图片再渲染，另一种是把DOM里的图片拿到 canvas 里渲染。

渲染的语法：

js drawImage(image, dx, dy)

• image: 要渲染的图片对象。
• dx: 图片左上角的横坐标位置。
• dy: 图片左上角的纵坐标位置。

JS版

在 JS 里加载图片并渲染，有以下几个步骤：

1. 创建 Image 对象
2. 引入图片
3. 等待图片加载完成
4. 使用 drawImage() 方法渲染图片

```html

```

DOM版

```html

```

因为图片是从 DOM 里获取到的，所以一般来说，只要在 window.onload 这个生命周期内使用 drawImage 都可以正常渲染图片。

本例使用了 css 的方式，把图片的 display 设置成 none 。因为我不想被 <img> 影响到本例讲解。

实际开发过程中按照实际情况设置即可。

设置图片宽高

前面的例子都是直接加载图片，图片默认的宽高是多少就加载多少。

如果需要指定图片宽高，可以在前面的基础上再添加两个参数：

js drawImage(image, dx, dy, dw, dh)

image、 dx、 dy 的用法和前面一样。

dw 用来定义图片的宽度，dy 定义图片的高度。

```html

```

我把图片的尺寸设为 100px * 100px，图片看上去比之前就小了很多。

截取图片

截图图片同样使用drawImage() 方法，只不过传入的参数数量比之前都多，而且顺序也有点不一样了。

js drawImage(image, sx, sy, sw, sh, dx, dy, dw, dh)

以上参数缺一不可

• image: 图片对象
• sx: 开始截取的横坐标
• sy: 开始截取的纵坐标
• sw: 截取的宽度
• sh: 截取的高度
• dx: 图片左上角的横坐标位置
• dy: 图片左上角的纵坐标位置
• dw: 图片宽度
• dh: 图片高度

```html

```

总结

本文主要讲解了在 Canvas 中绘制一些基础图形，还有一些基础样式设置。

还有更多高级的玩法会在之后的文章中讲到，比如渐变、投影、滤镜等等。

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