HTML5基础，第4部分：点睛之笔Canvas (1)


使用HTML5来编写代码的人，有着设计者和开发者双重身份的强悍组合，其职责是构造出高效的富互联网应用（rich Internet application，RIA），特别是丰富的用户界面。就高效这个字眼来说，我的意思是指系统级的和系统性的创造力增强，这种增强以数字化的方式促进了站点所有者、所有者的代理机构和站点用户之间的对话。

RIA是用户获得满意体验的来源之处和媒介，因此，它是任何成功的以网络为中心的风险投资的重要组成部分。以网络为中心的活动，就性质来说，或多或少都是协作式的。公司要在包括了市场营销和管理的各个层面都取得成功的话，数字化协作的制胜方法是至关重要的。很多时候的很多情况都取决于效率，网站要依靠效率来满足其访问者的品质期望。

正如你已经见到的那样，HTML5是为这一具有跨平台能力、融合了通信、使用统一语言、提供无处不在的计算，以及基于开放系统的协作式“一网化世界（one web world）”量身定做的。这一文章系列的前面三部分内容重点关注语义、正确的编码方法、输入在极为重要的转化过程中的作用，以及站点管理最佳做法等，所有这些的目的都是在为以一种有组织和符合逻辑的方式来创建RIA奠定基础。每篇文章中都共有的一个主题是，对于实现网站所有者的机构目标来说，制造并管理丰富的用户体验是至关重要的。

什么是Canvas?

HTML5 Canvas（画布）是一个非常有用的绘图和动画元素，Canvas使用JavaScript来直接在页面上绘制图形。这是一个由你来定义和控制的长方形区域，该区域允许动态、可脚本渲染的2D图形和位图图像。

在制作用来增强UI、示意图、相册、图表、图形、动画和嵌入式绘图应用的那些非常棒的视觉材料方面，HTML5堪称完美。Canvas元素有一些用来绘制路径、矩形、圆形和字符的方法。

Canvas的坐标

在画布上绘图的一个先决条件是要熟悉网格或是坐标空间，宽度和高度的空间区域测量是以像素为单位给出的。画布是基于x和y坐标的使用来构建的，画布的x=0, y=0坐标位于左上角。

画布的矩形区域的默认属性是300像素的宽度和150像素的高度，但你可以通过指定宽度和高度来确定画布元素的确切大小。图1中的示意图说明了x和y坐标的实现方式。

图1. Canvas的坐标



图1给出了一个100像素X100像素的画布区：

1. 左上角是x=0，y=0。

2. x的值水平增加，y的值垂直增加。

3. 右下角是x=100，y=100。

4. 中间的点是x=50，y=50。

开始第一步

要在画布上放置任何东西的话，你首先必须在HTML文件中定义画布。你必须创建访问< canvas>标签的JavaScript代码，并通过与HTML5 Canvas API通信来绘制你的图像。

< canvas>标签的基本结构如下：

< canvas id="myCanvas" width="200" height="200">< /canvas>

canvas元素自身有两个属性：width和height，除此之外，canvas还拥有所有主要的HTML5属性，比如说class、id和name等。id属性被用在上面所示的代码中，JavaScript使用这里创建的canvas的id来表示要在上面绘画的画布。JavaScript使用document.getElementById()方法来确定正确的画布，如下面代码所示：

var canvas = document.getElementById("myCanvas");

每个画布都必须要有一个context（上下文）的定义，如下面代码所示。就目前的情况来说，官方规范只承认一个2D环境：

var context = canvas.getContext("2d");

在标识画布并指明了它的上下文之后，你就做好了开始绘画的准备了。

绘图工具、效果和转换

在HTML5 Canvas的这一讨论过程中，我们对各种绘图工具、效果和转换都查看一番。绘图工具包括：

1. 线条

2. 矩形

3. 圆弧

4. 贝塞尔曲线和二次曲线

5. 圆和半圆

你会用到的Canvas效果包括：

1. 填充和描边

2. 线性和径向的渐变

要讨论的转换包括：

1. 缩放

2. 旋转

3. 平移

绘制线段

要在画布上绘制线段的话，你可以使用moveTo()、lineTo()和stroke()方法，此外，你要使用beginPath()方法来重置当前路径：

1. context.beginPath();

2. Context.moveTo(x,y);

3. Context.lineTo(x,y);

4. Context.stroke(x,y);

beginPath()方法开始一条新的路径，在使用不同的子路径绘制一条新的线段之前，你必须要使用beginPath()来标明一个绘制过程要遵循的新起点。在绘制第一条线段时，beginPath()方法的调用不是必须的。

moveTo()方法指明新的子路径从哪里开始，lineTo()方法创建子路径。你可以使用lineWidth和strokeStyle来改变线段的外观，lineWidth元素改变线段的粗细，strokeStyle改变颜色。

在图2中，三条线段分别用蓝色、绿色和紫色画了出来。

图2. 画有三条不同颜色的线段的画布



图2中的线段由清单1中的代码来创建，蓝色的线段有着圆弧形的端点，该线段是由首个context.beginPath()这一开始新路径的建立的方法来创建的，其后紧跟着：

1. context.moveTo(50, 50)，该方法把线路的起点置于（x=50, y=50）

2. context.lineTo(300,50)，该方法标识线段的终点

3. context.lineWidth = 10，该属性是线段的宽度

4. context.strokeStyle = "#0000FF"，该属性是线段的颜色 

5. context.lineCap = "round"，该属性把端点设成是圆弧状的

6. context.stroke()，该方法真正在画布上绘制该线段

所有线段的长度都是50像素，尽管它们看上去不一样长——这是由线段的线帽（line cap）造成的视觉错觉。可用的线帽有三种：

1. Context.round (blue)

2. Context.square (green)

3. Context.butt (purple)——默认值

对接（butt）线帽是默认值，当你使用圆形（round）或是方形（square）的线帽风格时，线段的长度会增加，加上一段相当于线段宽度的长度。例如，一个长度为200像素，宽度为10像素，有着圆形或是方形线帽风格的线段，其最终的线段长度是210像素，因为每个线帽都都往线段的每一端加上了5个像素的长度。而一个长度为200像素，宽度为20像素，有着圆形或是方形的线帽风格的线段的最终长度是220像素，因为每个线帽都往线段每一端加上了10像素的长度。

通过执行和修改清单1中的代码来更好地理解线段的绘制方式。

清单1. 在画布上创建三条不同颜色的线段

< !DOCTYPE HTML>

< html>

< head>

< title>Line Example< /title>

< style>

body {

margin: 0px;

padding: 0px;

}

#myCanvas {

border: 1px solid #9C9898;

}

< /style>

< script>

window.onload = function() {

var canvas = document.getElementById("myCanvas");

var context = canvas.getContext("2d");

// 有着圆形端点的蓝色线段

context.beginPath();

context.moveTo(50, 50);

context.lineTo(300,50);

context.lineWidth = 10;

context.strokeStyle = "#0000FF"; 

context.lineCap = "round";

context.stroke();

// 有着方形端点的绿色线段

context.beginPath();

context.moveTo(50, 100);

context.lineTo(300,100);

context.lineWidth = 20;

context.strokeStyle = "#00FF00"; 

context.lineCap = "square";

context.stroke();

// 有着对接端点的紫色线段

context.beginPath();

context.moveTo(50, 150);

context.lineTo(300, 150);

context.lineWidth = 30;

context.strokeStyle = "#FF00FF"; 

context.lineCap = "butt";

context.stroke();

};

< /script>

< /head>

< body>

< canvas id="myCanvas" width="400" height="200">

< /canvas>

< /body>

< /html>

绘制矩形

有三个方法可用来在画布上给出一个矩形的区域：

1. fillRect(x,y,width,height)，该方法绘制一个有填充的矩形

2. strokeRect(x,y,width,height)，该方法绘制一个矩形的外边框

3. clearRect(x,y,width,height)，该方法清空指定的区域，使之变得完全透明

对于这三个方法中的每个来说，x和y表示的都是画布上相对于矩形（x=0, y=0）的左上角的位置，width和height分别是矩形的宽度和高度。

图3显示了由清单2中的代码创建的三个矩形。

图3. 画有矩形的画布



fillRect()方法创建了一个以缺省的黑色为填充色的矩形；clearRect()方法在第一个矩形的中心部分清除出一个矩形区域，该区域位于由fillRect()方法产生的矩形的中央位置；strokeRect创建了一个只有可见的黑色边框的矩形。

清单2. 矩形画布的代码

< !DOCTYPE HTML>

< html>

< head>

< title>Rectangle Example< /title>

< style>

body {

margin: 0px;

padding: 0px;

}

#myCanvas {

border: 1px solid #000000;

background-color: #ffff00;

}

< /style>

< script type="text/javascript">

function drawShape(){

var canvas = document.getElementById('myCanvas');

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

context.fillRect(25,25,50,50);

context.clearRect(35,35,30,30);

context.strokeRect(100,100,50,50);

}

< /script>

< /head>

< body onload="drawShape();">

< canvas id="myCanvas" width="200" height="200">< /canvas>

< /body>

< /html>

绘制圆弧、曲线、圆和半圆

圆和半圆都是使用arc()方法来绘制，arc()方法用到了六个参数：

context.arc(centerX, centerY, radius, startingAngle, endingAngle, antiClockwise);

centerX和centerY参数是圆的中心坐标，radius就是数学上的半径：从圆心到圆周线的一条直线。弧形是作为所定义的圆的一部分来创建的，startAngle和endAngle参数分别是圆弧的起点和终点，以弧度为单位。anticlockwise参数是一个布尔（Boolean）值，当其值为true时，弧形按逆时针方向来绘制，当其值为false时，弧形按顺时针方向来绘制。

要使用arc()方法来绘制圆的话，把起始角度定义成0，把结束角度定义成2*PI，如下所示：

context.arc(centerX, centerY, radius, 0, 2 * Math.PI, false);

要使用arc()方法来绘制半圆的话，把结束角度定义成startingAngle + PI，如下所示：

context.arc(centerX, centerY, radius, startingAngle, startingAngle + Math.PI, false);

二次曲线

quadraticCurveTo()方法被用来创建一条二次曲线，如下所示。二次曲线通过上下文中的点、一个控制点以及一个结束点来定义。控制点确定了线的曲度。

context.moveTo(x, y);

context.quadraticCurveTo(controlX, controlY, endX, endY);

贝塞尔曲线

正和二次曲线一样，贝塞尔曲线也有一个起点和一个终点，但和二次曲线不同的是，它有两个控制点：

context.moveTo(x, y);

context.bezierCurveTo(controlX1, controlY1, controlX2, controlY2, endX, endY);

你可使用bezierCurveTo()方法来创建贝塞尔曲线，因为贝塞尔曲线是由两个控制点而不仅是由一个控制点来定义的，所有你可以创造出更加复杂的曲度来。