Canvas学习：线型

╰半橙微兮° 2022-09-30 04:59 237阅读 0赞

在[绘制线段][Link 1]一文中，了解到如何在Canvas中绘制线段。虽然使用Canvas中API可以很轻松的绘制出线段，但里面还是有不少的细节需要了解。这篇文章咱们就来了解线段中的线型。

Canvas中的线型主要包括**线宽**、**线段端点**和**线段连接点**三个部分。那么咱们先来了解线宽。

## 线宽 ##

通过前面的示例，我们不难发现，在Canvas中通过`lineWidth`属性来定义线段的粗细。我们可以给其明确指定一个`value`值，在没有显式设置`lineWidth`的值时，为以默认值`1`来确定线段的粗细。

那什么叫线宽呢？在Canvas中，线宽是指给定路径的中心到两边的粗细。换句话说就是**在路径的两边各绘制线宽的一半**。因为画布的坐标并不和像素直接对应，当需要获得精确的水平或垂直线的时候要特别注意。

想要获得精确的线条，必须对线条是如何绘制出来的有所理解。比如下图，用网格来代表`canvas`的坐标格，每一格对应屏幕上一个像素点。在左侧图中，填充了`(2,1)`至`5,5`的矩形，整个区域的边界刚好落在像素边缘上，这样得到的矩形有着清晰的边缘。如果你想要绘制一条从`(3,1)`至`(3,5)`，宽度是`1.0`的线条，就会得到下图中间图一样的结果。实际填充区域（深蓝色部分）仅仅延伸至路径两旁各一半像素，而这半个像素以会以近似的方式进行渲染，这意味着那些像素只是部分着色，结果就是以实际笔触颜色一半色调的颜色来填充整个区域（浅蓝和深蓝的部分）。这就是上例中为何宽度为`1.0`的线并不准确的原因。要解决这个问题，必须对路径施予更加精确的控制。已经知道`1.0`的线条会在路径两边各延伸`0.5`个像素，那么像下图最右侧的那样绘制的线条（从`(3.5,1)`至`(3.5，5)`），其边缘正好落在像素边界，填充出来就是准确的宽为`1.0`的线条。

![linewidth.png][]

> 特别注意，在Canvas中绘制`1`个像素的线条时，坐标位置需要错开`0.5`个像素。

另外在Canvas中绘制路径（线段）时，后面显式设置的`lineWidth`会覆盖前面的值。比如：

function drawScreen () { ctx.strokeStyle = "red"; ctx.lineWidth = 4; ctx.beginPath(); ctx.moveTo(30,30); ctx.lineTo(300,30); ctx.stroke(); ctx.lineWidth = 40; ctx.beginPath(); ctx.moveTo(30,60); ctx.lineTo(300,60); ctx.stroke(); }

[![canvas-5-1.png][]][canvas-5-1.png 1]

## 线段端点 ##

在绘制线段时，可以控制线段端点，这个线段端点也称为**线帽**。在Canvas的绘图环境中，控制线段端点绘制有一个属性叫[`CanvasRenderingContext2D.lineCap`][CanvasRenderingContext2D.lineCap]。

`CanvasRenderingContext2D.lineCap`有三个值：`butt`、`round`和`square`，其中默认的值是`butt`。

*  **`butt`**：线段末端以方形结束
 *  **`round`**：线段末端以圆形结束
 *  **`square`**：线段末端以方形结束，但是增加了一个宽度和线段相同，高度是线段厚度一半的矩形区域

来看一个小示例：

ctx.lineWidth = 30;
    ctx.beginPath();
    ctx.lineCap = 'butt';
    ctx.moveTo(30,30);
    ctx.lineTo(400,30);
    ctx.fillText('butt', 410, 40);
    ctx.stroke();
    
    ctx.beginPath();
    ctx.lineCap = 'round';
    ctx.moveTo(30,100);
    ctx.lineTo(400,100);
    ctx.fillText('round', 430, 110);
    ctx.stroke();
    
    ctx.beginPath();
    ctx.lineCap = 'square';
    ctx.moveTo(30,180);
    ctx.lineTo(400,180);
    ctx.fillText('square', 430, 190);
    ctx.stroke();

[![canvas-5-2.png][]][canvas-5-2.png 1]

上图中，两条蓝色线突出的部分就是在Canvas中所谓的线帽，也就是线段端点。

你可以通过下面的示例，选择表单对应的值，能看到`lineCap`的效果：

## 线段连接点 ##

在Canvas中绘制路径（线段），它总有可能会有相连的部分，比如说绘制的一个矩形。那么每两条线段相交的点就是**线段的连接点**。那么在Canvas中怎么控制线段连接点效果呢？在Canvas中，可以通过[`CanvasRenderingContext2D.lineJoin`][CanvasRenderingContext2D.lineJoin]来控制。

`CanvasRenderingContext2D.lineJoin`同样有三个值：`round`、`bevel`和`miter`，其中`miter`是其默认值。

*  **`round`**：通过填充一个额外的，圆心在相连部分末端的扇形，绘制拐角的形状。圆角的半径是线段的宽度
 *  **`bevel`**：在相连部分的末端填充一个额外的以三角形为底的区域，每个部分都有各自独立的矩形拐角
 *  **`miter`**：通过延伸相连部分的外边缘，使其相交于一点，形成一个额外的菱形区域。这个设置可以通过[`miterLimit`][miterLimit]属性看到效果

来看一个小示例：

function drawScreen () { ctx.font = "24px Arial"; ctx.strokeStyle = "#f9f"; ctx.lineWidth = 30; ctx.beginPath(); ctx.lineJoin = 'miter'; ctx.moveTo(30,50); ctx.lineTo(120,50); ctx.lineTo(120,280); ctx.fillText('miter', 40, 20); ctx.stroke(); ctx.beginPath(); ctx.lineJoin = 'round'; ctx.moveTo(180,50); ctx.lineTo(280,50); ctx.lineTo(280,280); ctx.fillText('round', 200, 20); ctx.stroke(); ctx.beginPath(); ctx.lineJoin = 'bevel'; ctx.moveTo(350,50); ctx.lineTo(450,50); ctx.lineTo(450,280); ctx.fillText('bevel', 370, 20); ctx.stroke(); }

[![canvas-5-3.png][]][canvas-5-3.png 1]

`lineJoin`相对于`lineCap`要更为复杂一点点。咱们来看下面这张图：

![canvas-5-4.png][]

先来看`bevel`值，两条线段相交的时候，将会用一条直线来连接两个拐角外部的点，使之构成一个三角形。`miter`的效果和`bevel`有点类似，只是它还会再画一个三角形，使两个线段的接合处变为一个矩形。而`round`会使两个线段的拐角处就会画上一段填充好的圆弧。

来看一个动态示例：

只不过取值为`miter`时，还可以指定一个`miterLimit`属性，表示连接点（矩形的斜线）计算方式。斜线的长度与二分之一线宽的比值。如下图所示：

![canvas-5-5.png][]

其实这个斜线的长度就是一个[直角三角形][Link 2]的边长。

function drawScreen () { ctx.strokeStyle = "#f9f"; ctx.lineWidth = 30; ctx.beginPath(); ctx.moveTo(10,60); ctx.lineTo(140,60); ctx.lineTo(140,280); ctx.stroke(); ctx.beginPath(); ctx.moveTo(250,100); ctx.lineTo(450,80); ctx.lineTo(300,280); ctx.stroke(); }

[![canvas-5-6.png][]][canvas-5-6.png 1]

从上面的示例效果中可以看出，如果两个线段夹角很小的话，那么斜线的长度有可能会变得非常长。如果斜线太长，其比值（也就是斜线长度除以二分之一的线宽）就超过了你所指定的`miterLimit`值，这个时候浏览器就会以`bevel`的方式来处理两个线段的连接点。

比如，`miterLimit`默认值为`10`， 如果`2`条线相交之后`miter`的值小于这个`miterLimit`值， 则 `ctx.lineJoin = 'miter'` 将自动转换成 `ctx.lineJoin = 'bevel'`。

![canvas-5-7.jpg][]

## 小结一下 ##

`CanvasRenderingContext2D`对象中与线段绘制相关的属性，也就是我们今天所说线型相关的属性：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>属性</th> 
   <th>描述</th> 
   <th>取值</th> 
   <th>默认值</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>lineWidth</code></td> 
   <td>设置线段宽度</td> 
   <td>非零的正数</td> 
   <td>1.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>lineCap</code></td> 
   <td>控制线段端点如何绘制</td> 
   <td><code>butt</code>、<code>round</code>、<code>square</code></td> 
   <td><code>butt</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>lineJoin</code></td> 
   <td>控制线段连接点如何绘制</td> 
   <td><code>miter</code>、<code>round</code>、<code>bevel</code></td> 
   <td><code>miter</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>miterLimit</code></td> 
   <td>斜线长度与二分之一线宽的比值</td> 
   <td>非零的正数</td> 
   <td>10.0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

具体的效果：

## 实例：绘制五角星 ##

最后来安利一个如何使用路径（线段）绘制一个五角星。绘制一个五角星，其最要的是分析五角星的各个顶点的坐标，要得到这五个顶点坐标，要使用到一定的数学知识（其实在Canvas中，数学知识还是很重要的，后面我们会专门来聊这部分内容）。但是浏览器中的坐标系统和数学中的坐标系统有点不一样，具体有何不同，可以阅读前面分享的[Cavnas坐标系统][Cavnas]一文。

那我们还是回到怎么画五角星这里。在具体绘制五角星之前，先上一张图，这张图能更好的帮助我们分析如何绘制五角星。别的不说，先看图：

![canvas-5-8.jpeg][]

上图已经告诉我们怎么通过数学公式得到五角星的五个坐标点：

*  五角星五个顶点，相连两个顶点之间的夹角为(`360° / 5 = 72°`)，但浏览器中是使用弧度计算角度的，所以需要将角度转换为弧度：`Math.sin(72 / 180) * Math.PI`
 *  五角星由内部一个小圆和外部一个大圆构成
 *  以五角星中心为坐标原点，右上角为第一个点，逆时针旋转，外层圆初始角度为`18°`，内部小圆初始角度为`18°+36°=54°`
 *  不同圆下一个角度都相差`72°`

看实例代码：

function drawScreen () { ctx.strokeStyle = "red"; ctx.lineWidth = 10; ctx.beginPath(); // i => 五角星五个点 // 100 => 外圆半径 // 50 => 内圆半径 // 200, 100 => 圆心位置 for (var i = 0; i < 5; i++) { ctx.lineTo( Math.cos( (18 + 72*i)/180 * Math.PI ) * 100 + 200, -Math.sin( (18 + 72*i)/180 * Math.PI ) * 100 + 120 ); ctx.lineTo( Math.cos( (54 + 72*i)/180 * Math.PI ) * 50 + 200, -Math.sin( (54 + 72*i)/180 * Math.PI ) * 50 + 120 ); } ctx.closePath(); ctx.stroke(); }

效果如下：

可以将上面的代码封装一下，根据上面的示例，我们可以提取绘制五角星的五个参数：

*  `ctx`：Canvas里绘图环境
 *  `R`：大圆半径
 *  `r`：小圆半径
 *  `x,y`：圆心坐标值

将它封装成一个`drawStar()`函数，并且把这个五个参数传给这个函数：

function drawStar(ctx, x, y, R, r) { ctx.beginPath(); for (var i = 0; i < 5; i++) { ctx.lineTo( Math.cos((18 + i * 72) / 180 * Math.PI) * R + x, -Math.sin((18 + i * 72) / 180 * Math.PI) * R + y ); ctx.lineTo( Math.cos((54 + i * 72) / 180 * Math.PI) * r + x, -Math.sin((54 + i * 72) / 180 * Math.PI) * r + y ); } ctx.closePath(); ctx.stroke(); }

然后在直接调用这个已封装的函数：

function drawScreen () { ctx.strokeStyle = "red"; ctx.lineWidth = 10; drawStar(ctx, 200, 120, 100, 50); }

最终效果是一样的：

到这里，是不是想到可以绘制一面中国国旗的效果，那么还需要一个旋转的功能。

将上面的封装函数，添加一个`rotation`参数：

function drawStar(ctx, x, y, R, r， rotation = 0) {
        ctx.beginPath();
    
        for (var i = 0; i < 5; i++) {
            ctx.lineTo(
                Math.cos ( (18 + i*72 - rotation) / 180 * Math.PI ) * R + x,
                -Math.sin( (18 + i*72 - rotation) / 180 * Math.PI ) * R + y
            );
            ctx.lineTo(
                Math.cos ( (54 + i*72 - rotation) / 180 * Math.PI ) * r + x,
                -Math.sin( (54 + i*72 - rotation) / 180 * Math.PI ) * r + y
            );
      }
    
      ctx.closePath();
      ctx.stroke();
    }

那具体怎么画出一面[中国国旗的效果][Link 3]，自己动手吧。

## 总结 ##

这篇主要介绍了Canvas中线型的一些属性，比如说通过`lineWidth`来控制线段的粗线，`lineCap`来控制线段端点的绘制方式，`lineJoin`控制线段连接处的绘制方式。最后绘制了一个五角星的实例，当然还提到了绘制国旗，在这个我们用到了一个`fillRect(x,y,width,height)`的方法，绘制了矩形（当然，我们使用路径也可以绘制一个矩形）。使用这个方法绘制矩形是如此的方便与简单，那么怎么绘制矩形呢？我们将在下一节上来聊。如果感兴趣的话，欢迎持续关注相关更新。

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原文: [ http://www.w3cplus.com/canvas/canvas-line-style.html][http_www.w3cplus.com_canvas_canvas-line-style.html] © [ w3cplus.com][w3cplus.com]著作权归作者所有。

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[linewidth.png]: /images/20220708/ee250b61a32e4c56b0198e79cad55a27.png
[canvas-5-1.png]: /images/20220708/cc19977b9b7b488eb89cf7d8e564d1c9.png
[canvas-5-1.png 1]: http://codepen.io/airen/full/mWWxbj/
[CanvasRenderingContext2D.lineCap]: http://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/CanvasRenderingContext2D/lineCap
[canvas-5-2.png]: /images/20220708/0d11dbb395df4dd1a313daa983d8bc70.png
[canvas-5-2.png 1]: http://codepen.io/airen/full/xqqWdP/
[CanvasRenderingContext2D.lineJoin]: http://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/CanvasRenderingContext2D/lineJoin
[miterLimit]: http://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/CanvasRenderingContext2D/miterLimit
[canvas-5-3.png]: /images/20220708/a536f2fd0a054f458c803ec861229aa5.png
[canvas-5-3.png 1]: http://codepen.io/airen/full/LWWdag/
[canvas-5-4.png]: /images/20220708/acd90e6d4c8f40dd8680a94e086213b3.png
[canvas-5-5.png]: /images/20220708/96837a36eec34f7985a5ef0bad3aab82.png
[Link 2]: http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B4%E8%A7%92%E4%B8%89%E8%A7%92%E5%BD%A2
[canvas-5-6.png]: /images/20220708/75a00d45fbdf487a8979e95f11538a23.png
[canvas-5-6.png 1]: http://codepen.io/airen/full/Zeeovj/
[canvas-5-7.jpg]: /images/20220708/17cc84eceef74eeba0481db7d2445ad6.png
[Cavnas]: http://www.w3cplus.com/canvas/canvas-coordinate-system.html
[canvas-5-8.jpeg]: /images/20220708/d5b18bd419164b9a8b257897a65f4614.png
[Link 3]: http://codepen.io/airen/full/mWWjyj/
[http_www.w3cplus.com_canvas_canvas-line-style.html]: http://www.w3cplus.com/canvas/canvas-line-style.html
[w3cplus.com]: http://www.w3cplus.com/
[Link 4]: http://lib.csdn.net/base/wechat
[1460000008545203_w_276_h_261]: /images/20220708/1ff548c492614d4caa8d0361f4185d3d.png