近来在公开课上学习了一下如何使用canvas,发现一个事实,能把canvas特效写得很六的人,往往他的数学一定好,还不是一般的好。因为不仅仅概念抽象,还居多数学理论....今天我将使出吃奶的劲,把当年高考30多分的数学功力全部拿出来......
这篇文章将会带领大家使用canvas绘制一个简单的时钟,小白初步进行canvas绘制。

准备工作

在HTML中指定一个区域放置时钟:

<div id="clock" style="position: relative;"></div>

时钟的一些外观设定:

var width = 260; // 桌布宽度
var height= 260; // 桌布高度
var dot = {
    x : width / 2,
    y : height / 2,
    radius : 6
}; // 圆点位置、半径
var radius = 120; // 圆半径
var borderWidth = 6; // 圆边框宽度

创建canvas元素:

var clock = document.getElementById('clock');
var clockBg = document.createElement('canvas');
var clockPointers = document.createElement('canvas');

clockPointers.width = clockBg.width = width;
clockPointers.height = clockBg.height = height;
clockPointers.style.position = 'absolute';
clockPointers.style.left = 0;
clockPointers.style.right = 0;

clock.appendChild(clockBg);
clock.appendChild(clockPointers);

这里要创建两个canvas元素,目的在于把时钟的圆盘跟指针分离开。这是因为指针要根据当前时间擦除重绘,如果放置在一个canvas中,擦除的时候就会把圆盘也给擦掉了。

绘制圆盘

但凡要在canvas中绘图,都要先获得其上下文,对应的接口是 canvas.getContext

var bgCtx = clockBg.getContext('2d');

目前canvas.getContext接口的唯一一个合法参数是'2d',将来应该会支持3D绘图。

先来绘制最外面的圆框:

bgCtx.beginPath();
bgCtx.lineWidth = borderWidth;
bgCtx.strokeStyle = '#000';
bgCtx.arc(dot.x, dot.y, radius, 0, 2 * Math.PI, true);
bgCtx.stroke();
bgCtx.closePath();

绘图的流程其实都是类似的:

  1. 调用 context.beginPath() 新建路径;
  2. 设置颜色等样式;
  3. 调用路径函数生成路径;
  4. 画线(stroke)或者填充(fill);
  5. 调用 context.closePath() 关闭路径;

上面用到的 context.arc 接口可以生成圆弧路径,其详细说明参见此处

用类似的方法,画出圆点:

bgCtx.beginPath();
bgCtx.fillStyle = '#000';
bgCtx.arc(dot.x, dot.y, dot.radius, 0, 2 * Math.PI, true);
bgCtx.fill();
bgCtx.closePath();

此时,结果如下图所示:

时钟圆框和圆点

绘制刻度

最复杂的地方就是画刻度了,这里要先复习一下数学中的三角函数

三角函数

刻度的起始位置就是圆框上的一个点,第一步就是要知道这个点的坐标。上图中:

sinθ = AC / AO
cosθ = OC / AO

其中AO即为圆半径,而θ的值则根据刻度而定。0是π/2,3是0,6是3π/2,9是π:

三角函数坐标

由此可得到刻度起始点的位置为:

x = 圆点横坐标 + AO * cosθ
y = 圆点纵坐标 + AO * sinθ

同理可算出刻度结束点的位置为(结束点相当于在一个半径为圆框半径-刻度长度的圆上):

x = 圆点横坐标 + (AO - 刻度长度) * cosθ
y = 圆点纵坐标 + (AO - 刻度长度) * sinθ

于是,这程序可以写了:

for (var i = 0, angle = 0, tmp, len; i < 60; i++) {
    bgCtx.beginPath();

    // 突出显示能被5除尽的刻度
    if (0 === i % 5) {
        bgCtx.lineWidth = 5;
        len = 12;
        bgCtx.strokeStyle = '#000';
    } else {
        bgCtx.lineWidth = 2;
        len = 6;
        bgCtx.strokeStyle = '#999';
    }

    tmp = radius - borderWidth / 2; // 因为圆有边框,所以要减去边框宽度
    bgCtx.moveTo(
        dot.x + tmp * Math.cos(angle),
        dot.y + tmp * Math.sin(angle)
    );
    tmp -= len;
    bgCtx.lineTo(dot.x + tmp * Math.cos(angle), dot.y + tmp * Math.sin(angle));
    bgCtx.stroke();
    bgCtx.closePath();

    angle += Math.PI / 30; // 每次递增1/30π
}

画好刻度后,结果应该是这样:

时钟刻度

画指针

先得获取指针canvas的上下文:

var ptxContext = clockPointers.getContext('2d');

由于画指针的操作每隔一秒都要执行一次,所以这里就写成一个函数,方便传给setInterval调用:

function updatePointers() {
    ptCtx.clearRect(0, 0, width, height);  // 清掉原来的指针

    // 获取当前时间
    var now = new Date();
    var h = now.getHours();
    var m = now.getMinutes();
    var s = now.getSeconds();

    // 算出时分秒指针现在应指向圆的几分之几处
    h = h > 12 ? h - 12 : h;
    h = h + m / 60;
    h = h / 12;
    m = m / 60;
    s = s / 60;

    drawPointers(s, 2, 92); // 画秒针
    drawPointers(m, 4, 82); // 画分针
    drawPointers(h, 6, 65); // 画时针
}

drawPointers函数的实现是:

// angle是角度,lineWidth是指针宽度,length是指针长度
function drawPointers(angle, lineWidth, length) {
    angle = angle * Math.PI * 2 - Math.PI / 2;

    ptCtx.beginPath();
    ptCtx.lineWidth = lineWidth;
    ptCtx.strokeStyle = "#000";
    ptCtx.moveTo(dot.x, dot.y);
    ptCtx.lineTo(dot.x + length * Math.cos(angle), dot.y + length * Math.sin(angle));
    ptCtx.stroke();
    ptCtx.closePath();
}

这里主要也是用到三角函数,就不啰嗦了,但是要注意angel的计算。由于传入的angel是一个百分数,所以要乘以一个圆周,也就是2π,才知道对应的弧度,算出来以后还要减去π/2,因为从上面的坐标图就可以看到,0是位于x轴而不是y轴,刚好比正常的时钟多了π/2。

最后别忘了调用updatePointers实时更新指针:

setInterval(updatePointers, 1000);
updatePointers();

这下时钟完全出来了,除了初步熟悉canvas绘图API外,还顺便复习了一次三角函数.....说实话,过程痛苦...

时钟最终结果