08 Fun with HTML5 Canvas打卡指南

作者：@sandystar

简介：JavaScript30 是 Wes Bos 推出的一个 30 天挑战。项目免费提供了 30 个视频教程、30 个挑战的起始文档和 30 个挑战解决方案源代码。目的是帮助人们用纯 JavaScript 来写东西，不借助框架和库，也不使用编译器和引用。现在你看到的是这系列指南的第 8 篇。完整代码已经放到github上了，欢迎访问！

实现效果

使用canvas实现一个可以在浏览器中画画的效果。画笔粗细渐变，颜色渐变。

实现要点

【canvas】：

基本属性：

getContext() ：方法返回canvas 的上下文，如果上下文没有定义则返回null
strokeStyle()：是 Canvas 2D API 描述画笔（绘制图形）颜色或者样式的属性。默认值是 #000 (black)
lineJoin：是 Canvas 2D API 用来设置2个长度不为0的相连部分（线段，圆弧，曲线）如何连接在一起的属性（长度为0的变形部分，其指定的末端和控制点在同一位置，会被忽略）。
lineCap()：是 Canvas 2D API 指定如何绘制每一条线段末端的属性。有3个可能的值，分别是：butt, round and square。默认值是 butt。
lineWidth()：是 Canvas 2D API 设置线段厚度的属性（即线段的宽度）。

路径绘制：

beginPath()：是 Canvas 2D API 通过清空子路径列表开始一个新路径的方法。当你想创建一个新的路径时，调用此方法。
lineTo()：是 Canvas 2D API 使用直线连接子路径的终点到x，y坐标的方法（并不会真正地绘制）。
moveTo()：是 Canvas 2D API 将一个新的子路径的起始点移动到(x，y)坐标的方法。
stroke()：是 Canvas 2D API 使用非零环绕规则，根据当前的画线样式，绘制当前或已经存在的路径的方法。

【鼠标事件】：

mousedown：鼠标按下
mouseup：鼠标抬起
mousemove：鼠标移动
mouseout：鼠标移出界限

实现步骤

获取 HTML 中的 <canvas> 元素，并设定宽度和高度
.getContext('2d') 获取上下文，下面以 ctx 表示
设定 ctx 基本属性
- 描边和线条颜色
- 线条宽度
- 线条末端形状
绘画效果
1. 设定一个用于标记绘画状态的变量
2. 鼠标事件监听，不同类型的事件将标记变量设为不同值
3. 编写发生绘制时触发的函数，设定绘制路径起点、终点
线条彩虹渐变效果（运用 hsl 的 h 值的变化，累加）
线条粗细渐变效果（设定一个范围，当超出这个范围时，线条粗细进行逆向改变

所获

Canvas

首先需要了解最基本的 Canvas 用法，创建一个可以绘画的环境，由对某个元素获取其用于渲染的上下文开始：

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

对于这个用于渲染的 ctx（请自动替换成上下文这个别扭的词），有一些基本样式属性可供修改，类似于配置你的调色盘：

Canvas 让 JS 具备了动态绘制图形的能力，但在这里例子中我们只需要使用到一些简单的路径绘制方法，路径是点和线的集合，下面只列举了我们用到的方法：

彩虹渐变颜色——HSL

在这个挑战中，涉及到改变线条的颜色，如何实现彩虹的渐变效果？我们需要利用 HSL 色彩模式，首先可以去这个网站 http://mothereffinghsl.com 感受一下 HSL 不同色彩值对应的效果。

H(hue) 代表色调，取值为 0~360，专业术语叫色相
S 是饱和度，可以理解为掺杂进去的灰度值，取值为 0~1
L 则是亮度，取值也是 0~1，或者百分比。

这之中 H 值从 0 到 360 的变化代表了色相的角度的值域变化，利用这一点就可以实现绘制时线条颜色的渐变了，只需要在它的值超过 360 时恢复到 0 重新累加即可。

let hue = 0;ctx.strokeStyle = `hsl(${ hue }, 100%, 50%)`;
if(hue >= 360) hue = 0;
hue++;

除此之外，如果想实现黑白水墨的颜色，可以将颜色设置为黑色，通过透明度的改变来实现深浅不一的颜色。

疑难问题

如何让按下鼠标后的轨迹画在画布上？

事件监听部分

解决这个问题，只需要将鼠标绘制时的动作分解清楚。思考或者模拟一下，在用鼠标画一条线时发生了什么：

单击鼠标-按下准备开始
移动鼠标-画线
松开手指-结束画线

这几个分解动作都有对应的鼠标事件，在编写这部分时你可以对每个事件监听 console.log(e) 来查看当前触发事件的属性、类型。对应 ctx 的操作的即是第二阶段，所以可以设定 mousemove 事件监听触发的函数进行绘制。

canvas.addEventListener('mousemove', draw);

但只有这个并不够，你会发现只有 mousemove 事件监听时，只要鼠标在页面上划过都会触发函数。这时我们需要一个标记变量，来控制当前鼠标是不是处在按下的状态。

let isDrawing = false;canvas.addEventListener('mousedown', isDrawing = true);
canvas.addEventListener('mousemove', draw);
canvas.addEventListener('mouseup', () => isDrawing = false);
canvas.addEventListener('mouseout', () => isDrawing = false); // 鼠标移出画布范围时

Canvas 绘制部分

处理好事件监听，就可以编写绘制时触发的函数了。

[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
ctx.beginPath();
// 起点
ctx.moveTo(lastX, lastY);
// 终点
ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);
ctx.stroke();

此处再次引入两个变量，用于存放上一次绘制线条的终点。但这个写法有一点小问题。

如何解决线条的衔接问题？

回想一下你点进来看顶部的示例动图时，有没有注意到一个细节，中间的两个数字是由一些点构成的，而不是一条线，这是由于我写的时候速度过快造成的，这是为什么呢？是我忽略了一个问题，上面这种写法下，lastX 和 offsetX 的值其实是相等的，这就出现了只绘制出一个个点的状况，所以需要改变一下更新 last 值的位置。

function draw() {/* ... */ctx.beginPath();// 起点ctx.moveTo(lastX, lastY);// 终点ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);ctx.stroke();[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY]; /* ... */
}/*..*/canvas.addEventListener('mousedown', (e) => {isDrawing = true;[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];// 同样效果的写法：lastX = e.offsetX;lastY = e.offsetY;
});

注意箭头函数里的参数 e 别忘记写。修复好问题之后，效果是下面这样，也就不会出现题图中的断断续续的情况了，此处我设置了透明度方便理解，可以观察到，当移动速度加快时，两个坐标之间会自动以直线连接起来。

如何让线条的颜色和粗细发生渐变？

上面已经简单介绍了 HSL 的独特性质，那如何把这个特性应用起来呢？很简单，只需要在每次新建路径时添加一个判断和累记的操作即可。颜色需要控制它的 H 值在 0~360 之间变化。

而线条粗细也是一样的道理，只需要保证它在你期望的范围内。在这里可以引入一个布尔类型的标记变量，用它的值来控制线条是变粗还是变细，在线条粗细超过我们需要的范围时，将它取反。

let direction = true;
ctx.lineWidth = 90;// 控制笔触大小
if(ctx.lineWidth > 100 || ctx.lineWidth < 80) {direction = !direction;
}
if (direction) {ctx.lineWidth++;
} else {ctx.lineWidth--;
}

延伸思考

在手机上或者触摸屏上操作时，用鼠标并不是最好的操作方式，所以我添加了触摸操作的事件处理，但由于触摸事件中可以获取到的坐标属性名，与鼠标事件不相同，如果要同时支持触摸绘图，需要判断事件类型。

// 处理鼠标点击操作
if(e.type == "mousemove"){x = e.offsetX;y = e.offsetY;
} else  {
// 处理触摸屏操作x = e.changedTouches[0].clientX;y = e.changedTouches[0].clientY;
}

坐标属性名，与鼠标事件不相同，如果要同时支持触摸绘图，需要判断事件类型。

// 处理鼠标点击操作
if(e.type == "mousemove"){x = e.offsetX;y = e.offsetY;
} else  {
// 处理触摸屏操作x = e.changedTouches[0].clientX;y = e.changedTouches[0].clientY;
}

这样一来，你在手机 Chrome 上也可以试一试这个网页绘图板的效果。

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