Canvas

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2023-12-01

Canvas是HTML5新增的组件，它就像一块幕布，可以用JavaScript在上面绘制各种图表、动画等。

没有Canvas的年代，绘图只能借助Flash插件实现，页面不得不用JavaScript和Flash进行交互。有了Canvas，我们就再也不需要Flash了，直接使用JavaScript完成绘制。

一个Canvas定义了一个指定尺寸的矩形框，在这个范围内我们可以随意绘制：

<canvas id="test-canvas" width="300" height="200"></canvas>

由于浏览器对HTML5标准支持不一致，所以，通常在<canvas>内部添加一些说明性HTML代码，如果浏览器支持Canvas，它将忽略<canvas>内部的HTML，如果浏览器不支持Canvas，它将显示<canvas>内部的HTML：

<canvas id="test-stock" width="300" height="200">
    <p>Current Price: 25.51</p>
</canvas>

在使用Canvas前，用canvas.getContext来测试浏览器是否支持Canvas：

<!-- HTML代码 -->
<canvas id="test-canvas" width="200" heigth="100">
    <p>你的浏览器不支持Canvas</p>
</canvas>

你的浏览器不支持Canvas

'use strict';
----
var canvas = document.getElementById('test-canvas');
if (canvas.getContext) {
    console.log('你的浏览器支持Canvas!');
} else {
    console.log('你的浏览器不支持Canvas!');
}

getContext('2d')方法让我们拿到一个CanvasRenderingContext2D对象，所有的绘图操作都需要通过这个对象完成。

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

如果需要绘制3D怎么办？HTML5还有一个WebGL规范，允许在Canvas中绘制3D图形：

gl = canvas.getContext("webgl");

本节我们只专注于绘制2D图形。

绘制形状

我们可以在Canvas上绘制各种形状。在绘制前，我们需要先了解一下Canvas的坐标系统：

canvas-xy

Canvas的坐标以左上角为原点，水平向右为X轴，垂直向下为Y轴，以像素为单位，所以每个点都是非负整数。

CanvasRenderingContext2D对象有若干方法来绘制图形：

'use strict';

var
    canvas = document.getElementById('test-shape-canvas'),
    ctx = canvas.getContext('2d');
----
ctx.clearRect(0, 0, 200, 200); // 擦除(0,0)位置大小为200x200的矩形，擦除的意思是把该区域变为透明
ctx.fillStyle = '#dddddd'; // 设置颜色
ctx.fillRect(10, 10, 130, 130); // 把(10,10)位置大小为130x130的矩形涂色
// 利用Path绘制复杂路径:
var path=new Path2D();
path.arc(75, 75, 50, 0, Math.PI*2, true);
path.moveTo(110,75);
path.arc(75, 75, 35, 0, Math.PI, false);
path.moveTo(65, 65);
path.arc(60, 65, 5, 0, Math.PI*2, true);
path.moveTo(95, 65);
path.arc(90, 65, 5, 0, Math.PI*2, true);
ctx.strokeStyle = '#0000ff';
ctx.stroke(path);

绘制文本

绘制文本就是在指定的位置输出文本，可以设置文本的字体、样式、阴影等，与CSS完全一致：

'use strict';

var
    canvas = document.getElementById('test-text-canvas'),
    ctx = canvas.getContext('2d');
----
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
ctx.shadowOffsetX = 2;
ctx.shadowOffsetY = 2;
ctx.shadowBlur = 2;
ctx.shadowColor = '#666666';
ctx.font = '24px Arial';
ctx.fillStyle = '#333333';
ctx.fillText('带阴影的文字', 20, 40);

Canvas除了能绘制基本的形状和文本，还可以实现动画、缩放、各种滤镜和像素转换等高级操作。如果要实现非常复杂的操作，考虑以下优化方案：

通过创建一个不可见的Canvas来绘图，然后将最终绘制结果复制到页面的可见Canvas中；
尽量使用整数坐标而不是浮点数；
可以创建多个重叠的Canvas绘制不同的层，而不是在一个Canvas中绘制非常复杂的图；
背景图片如果不变可以直接用<img>标签并放到最底层。

练习

请根据从163获取的JSON数据绘制最近30个交易日的K线图，数据已处理为包含一组对象的数组：

function downloadStockImage() { var canvas = document.getElementById('stock-canvas'), data = canvas.toDataURL(); window.open(data.replace('image/png', 'image/octet-stream')); }

window.drawStock = function (data) {
    var
        canvas = document.getElementById('stock-canvas'),
        MAX_X = canvas.width,
        MAX_Y = canvas.height,
        ctx = canvas.getContext('2d');

    var low = data.reduce(function (prev, x) {
        return x.low < prev.low ? x : prev;
    });
    var high = data.reduce(function (prev, x) {
        return x.high > prev.high ? x : prev;
    });

    var chg = high.high - low.low;

    // index range:
    var lowest = Math.floor(low.low - chg * 0.1);
    var highest = Math.floor(high.high + chg * 0.1 + 1);

    var calcY = function (idx) {
        return MAX_Y * (highest - idx) / (highest - lowest);
    };

    var drawAtX = function (x, k) {
        var
            tmp,
            y1 = calcY(k.open),
            y2 = calcY(k.close);
        if (y1 > y2) {
            tmp = y1;
            y1 = y2;
            y2 = tmp;
        }
        ctx.fillStyle = (k.open > k.close) ? '#00ff00' : '#ff0000';
        ctx.fillRect(x, calcY(k.high), 1, calcY(k.low) - calcY(k.high));
        ctx.fillRect(x-2, y1, 5, y2 - y1);
    };

    ctx.clearRect(0, 0, MAX_X, MAX_Y);

    ctx.font = '12px serif';
    ctx.textAlign = 'right';
    ctx.fillStyle = '#000000';
    ctx.fillText(String(Math.floor(high.high)), 40, 15);
    ctx.fillText(String(Math.floor(low.low)), 40, MAX_Y - 20);

    var i, x;
    for (i=0; i<data.length; i++) {
        x = i * 8 + 50;
        drawAtX(x, data[i]);
    }
};

'use strict';

window.loadStockData = function (r) {
    var
        NUMS = 30,
        data = r.data;
    if (data.length > NUMS) {
        data = data.slice(data.length - NUMS);
    }
    data = data.map(function (x) {
        return {
            date: x[0],
            open: x[1],
            close: x[2],
            high: x[3],
            low: x[4],
            vol: x[5],
            change: x[6]
        };
    });
    window.drawStock(data);
}

window.drawStock = function (data) {
----
    var
        canvas = document.getElementById('stock-canvas'),
        width = canvas.width,
        height = canvas.height,
        ctx = canvas.getContext('2d');
    console.log(JSON.stringify(data[0])); // {"date":"20150602","open":4844.7,"close":4910.53,"high":4911.57,"low":4797.55,"vol":62374809900,"change":1.69}
    ctx.clearRect(0, 0, width, height);
    ctx.fillText('Test Canvas', 10, 10);
----
};

// 加载最近30个交易日的K线图数据:
var js = document.createElement('script');
js.src = 'http://img1.money.126.net/data/hs/kline/day/history/2015/0000001.json?callback=loadStockData&t=' + Date.now();
document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(js);

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