iOS学习笔记--Quartz2D

Posted 2022-12-08 zhangke3016

Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持ios和Mac系统。

Quartz 2D能完成的工作：
1. 绘制图形 : 线条\\三角形\\矩形\\圆\\弧等
2. 绘制文字
3. 绘制\\生成图片(图像)
4. 读取\\生成PDF
5. 截图\\裁剪图片
6. 自定义UI控件等

为了便于搭建美观的UI界面，iOS提供了UIKit框架，里面有各种各样的UI控件，利用UIKit框架提供的控件，能搭建和现实一些简单、常见的UI界面。但是，有些UI界面极其复杂、而且比较个性化，用普通的UI控件无法实现，这时可以利用Quartz2D技术将控件内部的结构画出来，自定义控件的样子。其实，iOS中大部分控件的内容都是通过Quartz2D画出来的，因此，Quartz2D在iOS开发中很重要的一个价值是：自定义view（自定义UI控件）。

图形上下文

图形上下文（Graphics Context）：是一个CGContextRef类型的数据

图形上下文的作用：
1. 保存绘图信息、绘图状态
2. 决定绘制的输出目标（绘制到什么地方）（输出目标可以是PDF文件、Bitmap或者显示器的窗口上）
3. 相同的一套绘图序列，指定不同的Graphics Context，就可将相同的图像绘制到不同的目标上

**Bitmap Graphics Context
PDF Graphics Context
Window Graphics Context
Layer Graphics Context
Printer Graphics Context**

自定义view

利用Quartz2D绘制东西到view上:
1. 要有图形上下文，因为它能保存绘图信息，并且决定着绘制到什么地方去
2. 那个图形上下文必须跟view相关联，才能将内容绘制到view上面

自定义view的步骤

1. 新建一个类，继承自UIView
2. 实现- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，然后在这个方法中取得跟当前view相关联的图形上下文绘制相应的图形内容，利用图形上下文将绘制的所有内容渲染显示到view上面

drawRect:

1. 为什么要实现drawRect:方法才能绘图到view上？
   因为在drawRect:方法中才能取得跟view相关联的图形上下文

2. drawRect:方法在什么时候被调用？
   当view第一次显示到屏幕上时（被加到UIWindow上显示出来）
   调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时。

Quartz2D的API是纯C语言的，Quartz2D的API来自于Core Graphics框架。数据类型和函数基本都以CG作为前缀如：CGContextRef、CGPathRef、CGContextStrokePath(ctx)。

在drawRect:方法中取得上下文后，就可以绘制东西到view上。View内部有个layer（图层）属性，drawRect:方法中取得的是一个Layer Graphics Context，因此，绘制的东西其实是绘制到view的layer上去了。View之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer。

Quartz2D绘图的代码步骤

1. 获得图形上下文
CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

2. 拼接路径（下面代码是搞一条线段）
CGContextMoveToPoint(ctx, 10, 10);
CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 100);

3. 绘制路径
CGContextStrokePath(ctx); // CGContextFillPath(ctx);

常用路径函数

//新建一个起点
void CGContextMoveToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)

//添加新的线段到某个点
void CGContextAddLineToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)

//添加一个矩形
void CGContextAddRect(CGContextRef c, CGRect rect)

//添加一个椭圆
void CGContextAddEllipseInRect(CGContextRef context, CGRect rect)

//添加一个圆弧
void CGContextAddArc(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y,
  CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat endAngle, int clockwise)
//一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的
//Mode参数决定绘制的模式
void CGContextDrawPath(CGContextRef c, CGPathDrawingMode mode)

//绘制空心路径
void CGContextStrokePath(CGContextRef c)

//绘制实心路径
void CGContextFillPath(CGContextRef c)

如，画一条线：

- (void)drawRect:(CGRect)rect 

       //获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

    //创建路径
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();

    //绘制路径
    CGPathMoveToPoint(path, NULL, 50, 50);

    CGPathAddLineToPoint(path, NULL, 100,100);
    //添加路径至上下文
    CGContextAddPath(ctx, path);
    //渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);

绘制曲线：

- (void)drawRect:(CGRect)rect 
    //绘制曲线 
    // 获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    // 描述路径
    // 设置起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 50, 50);
    // cpx:控制点的x
    CGContextAddQuadCurveToPoint(ctx, 150, 20, 250, 50);
    // 渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);

常见属性使用：

- (void)drawRect:(CGRect)rect 
     // 获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    // 描述路径
    //起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 50, 50);
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 50);
    // 设置起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 80, 60);
    // 默认下一根线的起点就是上一根线终点
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 200);
    // 设置绘图状态,一定要在渲染之前
    // 颜色
    [[UIColor redColor] setStroke];
    // 线宽
    CGContextSetLineWidth(ctx, 5);
    // 设置连接样式
    CGContextSetLineJoin(ctx, kCGLineJoinBevel);
    // 设置顶角样式
    CGContextSetLineCap(ctx, kCGLineCapRound);
    // 渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);

图形上下文栈的操作

1. 将当前的上下文copy一份,保存到栈顶(那个栈叫做”图形上下文栈”)
   void CGContextSaveGState(CGContextRef c)
2. 将栈顶的上下文出栈,替换掉当前的上下文
   void CGContextRestoreGState(CGContextRef c)

感觉有点类似android中的canvas.save()与canvas.restore();

矩阵操作

利用矩阵操作，能让绘制到上下文中的所有路径一起发生变化
1. 缩放
void CGContextScaleCTM(CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy)
2. 旋转
void CGContextRotateCTM(CGContextRef c, CGFloat angle)
3. 平移
void CGContextTranslateCTM(CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty)

感觉可以和Android中canvas.scale()、canvas.translate()、canvas.rotate()相比较，将当前上下文进行缩放旋转和平移操作。

实现案例：

1、图片水印：
实现方式：利用Quartz2D，将水印（文字、LOGO）画到图片的右下角

开启一个基于位图的图形上下文
void UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSize size, BOOL opaque, CGFloat scale)

从上下文中取得图片（UIImage）
UIImage* UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

结束基于位图的图形上下文
void UIGraphicsEndImageContext();

 // 加载图片
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"阿狸"];

    // 0.获取上下文，之前的上下文都是在view的drawRect方法中获取（跟View相关联的上下文layer上下文）
    // 目前我们需要绘制图片到新的图片上，因此需要用到位图上下文

    // 怎么获取位图上下文,注意位图上下文的获取方式跟layer上下文不一样。位图上下文需要我们手动创建。

    // 开启一个位图上下文，注意位图上下文跟view无关联，所以不需要在drawRect.
    // size:位图上下文的尺寸（新图片的尺寸）
    // opaque: 不透明度 YES：不透明 NO:透明，通常我们一般都弄透明的上下文
    // scale:通常不需要缩放上下文，取值为0，表示不缩放
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);
    // 1.绘制原生的图片
    [image drawAtPoint:CGPointZero];

    // 2.给原生的图片添加文字
    NSString *str = @"MrZk";

    // 创建字典属性
    NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
    dict[NSForegroundColorAttributeName] = [UIColor redColor];
    dict[NSFontAttributeName] = [UIFont systemFontOfSize:20];

    [str drawAtPoint:CGPointMake(200, 528) withAttributes:dict];

    // 3.生成一张图片给我们,从上下文中获取图片
    UIImage *imageWater = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

    // 4.关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();
    _imageView.image = imageWater;

2、 图片裁剪

- (void)clipImage

    // 0.加载图片
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"阿狸头像"];

    // 1.开启位图上下文，跟图片尺寸一样大
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);

    // 2.设置圆形裁剪区域，正切与图片
    // 2.1创建圆形的路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height)];

    // 2.2把路径设置为裁剪区域
    [path addClip];

    // 3.绘制图片
    [image drawAtPoint:CGPointZero];

    // 4.从上下文中获取图片
    UIImage *clipImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

    // 5.关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();

    _imageView.image = clipImage;

3、屏幕截屏

// 开启位图上下文
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(view.bounds.size, NO, 0);

    // 获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

    // 把控件上的图层渲染到上下文,layer只能渲染
    [view.layer renderInContext:ctx];

    // 生成一张图片
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

    // 关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();

4、图片擦除

// 获取当前点
    CGPoint curP = [pan locationInView:self.view];

    // 获取擦除的矩形范围
    CGFloat wh = 100;
    CGFloat x = curP.x - wh * 0.5;
    CGFloat y = curP.y - wh * 0.5;

    CGRect rect = CGRectMake(x, y, wh, wh);

    // 开启上下文
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.view.bounds.size, NO, 0);

    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

    // 控件的layer渲染上去
    [_imageView.layer renderInContext:ctx];

    // 擦除图片
    CGContextClearRect(ctx, rect);

    // 生成一张图片
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

    _imageView.image = image;

    // 关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();