canvas绘制太阳系

原文地址：http://jeffzhong.space/2017/10/26/solar/
学习canvas有一段时间了，顺便写个小项目练手，该项目用到的知识点包括：

ES6面向对象
基本的三角函数
canvas部分有：坐标变换，渐变，混合模式，线条和图形的绘制。

实际效果: solar system(推荐在chrome或safari下运行)

场景

首先建立场景类，主要用来组织管理对象，统一更新和绘制对象。这里用到了ES6的类语法，构造函数建立对象列表属性planets，绘制背景方法drawBG，使用requestAnimationFrame反复执行的动画方法animate

绘制背景使用到了径向渐变：createRadialGradient(x1,y1,r1,x2,y2,r2); 该渐变主要用于创建两个圆相交过渡效果，如果前后两个圆心相同(x1==x2 && y1==y2)，则会构造同心圆样式的渐变。这样我们就以太阳为中心的黄色调渐变到黑色，最后用fillRect填充整个背景。

    //场景class Stage {constructor(){this.planets=[];}init(ctx){ctx.translate(W/2,H/2);//坐标重置为中间this.animate(ctx);}//绘制背景drawBG(ctx){ctx.save();ctx.globalCompositeOperation = "source-over";var gradient=ctx.createRadialGradient(0,0,0,0,0,600);gradient.addColorStop(0,'rgba(3,12,13,0.1)');gradient.addColorStop(1,'rgba(0,0,0,1');ctx.fillStyle=gradient;// ctx.fillStyle='rgba(0,0,0,0.9)';ctx.fillRect(-W/2,-H/2,W,H);ctx.restore();}//执行动画animate(ctx){var that=this,startTime=new Date();(function run(){that.drawBG(ctx);that.planets.forEach(item=>{item.update(startTime);item.draw(ctx);});requestAnimationFrame(run);}());}}

星球

然后建立星球基类，除构造函数，还有更新位置角度的方法Update，对象绘制方法draw。之后所有的星球，都会初始化该类或者继承该类建立对应星球。

行星绕太阳做圆周运动，这个可以用三角函数根据角度和半径求出x,y，但还有更加方便的方法，那就是使用canvas提供的坐标旋转方法rotate，以360度为一个周期。

    /*** 星球基类*/class Planet{/*** @param  {Number} x         x坐标* @param  {Number} y         y坐标* @param  {Number} r         半径* @param  {Number} duration  周期(秒)* @param  {Object} fillStyle * @param  {Object} blurStyle */constructor(x,y,r,duration,fillStyle,blurStyle){this.x=x;this.y=y;this.r=r;this.duration=duration;this.angle=0;this.fillStyle=fillStyle;this.blurStyle=blurStyle;}update(startTime){this.angle=Tween.linear(new Date()-startTime,0,Math.PI*2,this.duration*1000);}draw(ctx){ctx.save();ctx.rotate(this.angle);// ctx.translate(this.x,this.y);drawCircle(this.x,this.blurStyle.color);ctx.beginPath();// ctx.globalCompositeOperation = "lighter";ctx.fillStyle=this.fillStyle;ctx.shadowColor=this.blurStyle.color;ctx.shadowBlur=this.blurStyle.blur;             // ctx.arc(0,0,this.r,Math.PI*2,false);ctx.arc(this.x,this.y,this.r,0,Math.PI*2,false);ctx.fill();ctx.restore();}};

太阳

开始建立第一个对象-太阳，继承上面的星球基类Planet，重写draw方法

    /*** 太阳*/class Sun extends Planet{draw(ctx){ctx.save();ctx.beginPath();ctx.globalCompositeOperation = "source-over";ctx.fillStyle=this.fillStyle;ctx.shadowColor=this.blurStyle.color;ctx.shadowBlur=this.blurStyle.blur;             ctx.arc(this.x,this.y,this.r,0,Math.PI*2,false);ctx.fill();ctx.restore();  }}

土星

土星有美丽的土星环，所以也继承出一个单独的类，重写draw方法，其中土星环比较麻烦，建立了很多颜色节点的径向渐变。

    /*** 土星*/class Saturn extends Planet{draw(ctx){ctx.save();ctx.rotate(this.angle);drawCircle(this.x,this.blurStyle.color);ctx.beginPath();ctx.fillStyle=this.fillStyle;           ctx.arc(this.x,this.y,this.r,Math.PI*2,false);ctx.fill();//土星光环ctx.globalCompositeOperation = "source-over";var gradient=ctx.createRadialGradient(this.x,this.y,0,this.x,this.y,this.r 25);var startStop=(this.r 3)/(this.r 24);gradient.addColorStop(startStop,'#282421');gradient.addColorStop(startStop 0.06,'#282421');gradient.addColorStop(startStop 0.1,'#7e7966');gradient.addColorStop(startStop 0.18,'#706756');gradient.addColorStop(startStop 0.24,'#7e7966');gradient.addColorStop(startStop 0.25,'#282421');gradient.addColorStop(startStop 0.26,'#282421');gradient.addColorStop(startStop 0.27,'#807766');gradient.addColorStop(1,'#595345');ctx.fillStyle=gradient;ctx.beginPath();ctx.arc(this.x,this.y,this.r 24,0,Math.PI*2,true);ctx.arc(this.x,this.y,this.r 3,0,Math.PI*2,false);ctx.fill();ctx.restore();  }}

建立星球

接着开始初始化星球对象，包括太阳和八大行星，然后所有的星球颜色都使用了径向渐变，这样更加的美观。这里给出太阳，水星，土星的例子，其他的行星如此类推。

    // 初始化场景类var stage=new Stage();// sunvar sunStyle=ctx.createRadialGradient(0,0,0,0,0,60);sunStyle.addColorStop(0,'white');sunStyle.addColorStop(0.5,'white');sunStyle.addColorStop(0.8,'#ffca1e');sunStyle.addColorStop(1,'#b4421d');var sun=new Sun(0,0,60,0,sunStyle,{color:'#b4421d',blur:300});stage.planets.push(sun);// mercuryvar mercuryStyle=ctx.createRadialGradient(100,0,0,100,0,9);mercuryStyle.addColorStop(0,'#75705a');mercuryStyle.addColorStop(1,'#464646');var mercury=new Planet(100,0,9,8.77,mercuryStyle,{color:'#464646'});stage.planets.push(mercury);//saturn var saturnStyle=ctx.createRadialGradient(500,0,0,500,0,26);saturnStyle.addColorStop(0,'#f2e558');saturnStyle.addColorStop(1,'#4c4a3b');var saturn =new Saturn(500,0,26,1075.995,saturnStyle,{color:'#4c4a3b'});stage.planets.push(saturn);

小行星带

当然还有火星和木星之间的小行星带，同理继承星球基类，这里用到了图像混合模式globalCompositeOperation，使用xor可以和背景对比度没那么突兀。当然还有其他属性值，比如source-over, lighter等。这里我们随机生成了300个对象，一样填充进场景类的planets属性统一更新绘制。

    /*** 小行星*/class Asteroid extends Planet{draw(ctx){ctx.save();ctx.rotate(this.angle);ctx.beginPath();ctx.globalCompositeOperation = "xor";ctx.fillStyle=this.fillStyle;           ctx.arc(this.x,this.y,this.r,0,Math.PI*2,false);ctx.fill();ctx.restore();  }}function createAsteroids(){var asteroid=null,x=300,y=0, r=2,rd=300,angle=0, d=283, color='#fff';for(var i=0;i<400;i  ){rd=Random(300,320);angle=Random(0,Math.PI*2*1000)/1000;x=Math.round(Math.cos(angle)*rd);y=Math.round(Math.sin(angle)*rd);r=Random(1,3);d=Random(28.3,511);color=getAsteroidColor();// console.log(angle,color);asteroid = new Asteroid(x,y,r,d,color,{color:color,blur:1});stage.planets.push(asteroid);}}

彗星

基本快完成了，但我们除此之外，可以再添加做椭圆运动的彗星，这样更加酷。一样随机生成20个彗星填充进场景类统一更新绘制。

    /*** 彗星*/class Comet {constructor(cx,cy,a,b,r,angle,color,duration){this.a=a;this.b=b;this.r=r;this.cx=cx;this.cy=cy;this.x=0;this.y=0;this.color=color;this.angle=angle;this.duration=duration;}update(startTime){var t=Tween.linear(new Date()-startTime,0,Math.PI*2,this.duration*1000);this.x=this.cx this.a*Math.cos(this.angle t);this.y=this.cy this.b*Math.sin(this.angle t);}draw(){ctx.save();ctx.rotate(this.angle);//画运动轨迹ctx.lineWidth=0.5;ctx.strokeStyle='rgba(15,69,116,0.2)';Shape.ellipse(ctx,this.cx,this.cy,this.a,this.b);//画球ctx.beginPath();// ctx.globalCompositeOperation = "lighter";ctx.globalCompositeOperation = "source-atop";ctx.shadowColor=this.color;ctx.shadowBlur=1;ctx.fillStyle=this.color;ctx.arc(this.x,this.y,this.r,0,Math.PI*2,false);ctx.fill();//画尾迹ctx.restore();}}function createComets(){var l=180,a=800,b=300,cx=a-l,cy=0,r=3,duration=30,angle=0,color='#fff',comet = null;for(var i=0;i<20;i  ){l=Random(120,350)a=Random(600,1000);b=a/Random(1,3);cx=a-l;r=Random(2,4);angle=Random(0,Math.PI*2*1000)/1000;color=getCometColor();duration=Random(20,100);stage.planets.push(new Comet(cx,cy,a,b,r,angle,color,duration));}}

运动轨迹

最后的细节，就是标识出行星圆周运动的轨道，当然最简单的是按运动半径画个圆。但我们用线性渐变添加好看的尾迹，这样效果更好

    function drawCircle(r,color){var hsl=Color.hexToHsl(color);ctx.lineWidth=1;// ctx.strokeStyle='rgba(176,184,203,0.3)';// ctx.arc(0,0,this.x,Math.PI*2,false);// ctx.stroke();var gradient=ctx.createLinearGradient(-r,0,r,0);gradient.addColorStop(0,'hsla(' hsl[0] ',' hsl[1] '%,0%,.3)');gradient.addColorStop(0.6,'hsla(' hsl[0] ',' hsl[1] '%,50%,.9)');gradient.addColorStop(1,'hsla(' hsl[0] ',' hsl[1] '%,80%,1)');ctx.strokeStyle=gradient;// ctx.shadowColor=color;// ctx.shadowBlur=4;    ctx.beginPath();ctx.arc(0,0,r,0,Math.PI,true);ctx.stroke();}

最后

所有的部分都已经完成，我们只需要启动场景类即可

    createAsteroids();createComets();stage.init(ctx);

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