Canvas 是 HTML5 提供的一个用于绘制图形的元素，它通过 JavaScript 来操作，可以用于创建图表、游戏图形、数据可视化等。以下是关于 Canvas 的一些关键知识点：
一、基本概念
1. Canvas 元素
Canvas 元素是 HTML5 新增的，用于在网页上绘制图形。它通过 JavaScript 提供的 API 进行操作。
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<canvas id="myCanvas" width="500" height="400">
您的浏览器不支持 canvas 元素。
</canvas>
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2. 获取绘图上下文
要在 Canvas 上绘图，需要先获取绘图上下文。最常用的是 2D 上下文：
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var canvas = document.getElementById('myCanvas');
var ctx = canvas.getContext('2d');
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二、基本绘图操作
1. 矩形
Canvas 提供了三种绘制矩形的方法：
- 填充矩形：fillRect(x, y, width, height) - 在指定位置绘制一个填充的矩形。
- 描边矩形：strokeRect(x, y, width, height) - 在指定位置绘制一个矩形的边框。
- 清除矩形：clearRect(x, y, width, height) - 清除指定矩形区域，使其变透明。
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ctx.fillStyle = 'green'; // 设置填充颜色
ctx.fillRect(10, 10, 100, 100); // 绘制填充矩形
ctx.strokeStyle = 'blue'; // 设置边框颜色
ctx.lineWidth = 5; // 设置边框宽度
ctx.strokeRect(120, 10, 100, 100); // 绘制边框矩形
ctx.clearRect(50, 50, 60, 60); // 清除矩形区域
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2. 绘制路径
路径绘制是 Canvas 绘图的重要部分，包括以下步骤：
- 开始路径：beginPath() - 开始一个新的路径。
- 移动到：moveTo(x, y) - 将画笔移动到指定位置。
- 绘制线段：lineTo(x, y) - 从当前点绘制一条直线到指定位置。
- 闭合路径：closePath() - 闭合当前路径。
- 填充路径：fill() - 使用当前填充样式填充路径。
- 描边路径：stroke() - 使用当前描边样式描边路径。
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ctx.beginPath(); // 开始路径
ctx.moveTo(50, 50); // 移动到起点
ctx.lineTo(200, 50); // 绘制第一条线
ctx.lineTo(200, 200); // 绘制第二条线
ctx.lineTo(50, 200); // 绘制第三条线
ctx.closePath(); // 闭合路径
ctx.stroke(); // 描边路径
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三、绘制曲线和弧线
1. 贝塞尔曲线
Canvas 提供了两种贝塞尔曲线：
- 二次贝塞尔曲线：quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y) - 绘制一条二次贝塞尔曲线，cp1x 和 cp1y 是控制点的坐标，x 和 y 是终点的坐标。
- 三次贝塞尔曲线：bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x, y) - 绘制一条三次贝塞尔曲线，cp1x 和 cp1y 是第一个控制点的坐标，cp2x 和 cp2y 是第二个控制点的坐标，x 和 y 是终点的坐标。
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// 二次贝塞尔曲线
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(20, 20);
ctx.quadraticCurveTo(50, 50, 80, 20); // 控制点(50, 50)，终点(80, 20)
ctx.stroke();
// 三次贝塞尔曲线
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(100, 100);
ctx.bezierCurveTo(150, 150, 200, 50, 250, 100); // 控制点1(150, 150)，控制点2(200, 50)，终点(250, 100)
ctx.stroke();
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2. 绘制弧线
使用 arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise) 方法绘制弧线，参数分别是圆心坐标、半径、起始角度、结束角度和方向（顺时针或逆时针）。
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ctx.beginPath();
ctx.arc(150, 150, 75, 0, Math.PI * 2, true); // 绘制一个完整的圆
ctx.stroke();
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四、文本绘制
Canvas 提供了两种绘制文本的方法：
- 填充文本：fillText(text, x, y, maxWidth) - 在指定位置绘制填充文本，可选参数 maxWidth 指定最大宽度。
- 描边文本：strokeText(text, x, y, maxWidth) - 在指定位置绘制描边文本。
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ctx.font = '30px Arial'; // 设置字体
ctx.fillStyle = 'black'; // 设置填充颜色
ctx.fillText('Hello, Canvas!', 50, 50); // 绘制填充文本
ctx.strokeStyle = 'red'; // 设置描边颜色
ctx.strokeText('Hello, Canvas!', 50, 100); // 绘制描边文本
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五、图像处理
Canvas 提供了 drawImage 方法来绘制图像，方法有多种重载：
- 绘制完整图像：drawImage(image, dx, dy)
- 绘制图像的部分区域：drawImage(image, dx, dy, dWidth, dHeight)
- 绘制图像的指定部分到 Canvas 的指定位置：drawImage(image, sx, sy, sWidth, sHeight, dx, dy, dWidth, dHeight)
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var img = new Image();
img.onload = function() {
ctx.drawImage(img, 10, 10); // 在 (10, 10) 绘制完整图像
ctx.drawImage(img, 10, 150, 100, 100); // 在 (10, 150) 绘制图像，并缩放到 100x100 大小
ctx.drawImage(img, 50, 50, 100, 100, 150, 150, 100, 100); // 绘制图像的部分区域到指定位置
};
img.src = 'path/to/image.jpg';
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六、变换操作
1. 平移
使用 translate(x, y) 方法将 Canvas 的原点（0,0）平移到指定位置。
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ctx.translate(50, 50); // 平移原点到 (50, 50)
ctx.fillRect(0, 0, 100, 100); // 绘制的矩形实际上在 (50, 50) 到 (150, 150) 之间
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2. 旋转
使用 rotate(angle) 方法旋转 Canvas，角度为弧度。
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ctx.rotate(Math.PI / 4); // 旋转 45 度
ctx.fillRect(0, 0, 100, 100); // 矩形被旋转
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3. 缩放
使用 scale(x, y) 方法缩放 Canvas，x 和 y 分别表示水平方向和垂直方向的缩放比例。
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ctx.scale(2, 2); // 水平和垂直方向均缩放 2 倍
ctx.fillRect(0, 0, 100, 100); // 绘制的矩形被缩放到 200x200
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七、状态保存和恢复
- Canvas 提供 save() 和 restore() 方法来保存和恢复绘图状态。
- 保存的状态包括当前的变换矩阵、裁剪路径、所有绘图属性等。
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// 线性渐变
var linearGradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 200, 0);
linearGradient.addColorStop(0, 'red');
linearGradient.addColorStop(1, 'blue');
ctx.fillStyle = linearGradient;
ctx.fillRect(10, 10, 200, 100);
// 径向渐变
var radialGradient = ctx.createRadialGradient(100, 100, 20, 100, 100, 100);
radialGradient.addColorStop(0, 'white');
radialGradient.addColorStop(1, 'black');
ctx.fillStyle = radialGradient;
ctx.fillRect(50, 50, 200, 200);
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八、渐变和模式
1. 渐变
Canvas 支持线性渐变和径向渐变：
- 线性渐变：createLinearGradient(x0, y0, x1, y1) 创建一个线性渐变对象，然后使用 addColorStop 方法添加颜色停止点。
- **径向渐
变**：createRadialGradient(x0, y0, r0, x1, y1, r1) 创建一个径向渐变对象，然后使用 addColorStop 方法添加颜色停止点。
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// 线性渐变
var linearGradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 200, 0);
linearGradient.addColorStop(0, 'red');
linearGradient.addColorStop(1, 'blue');
ctx.fillStyle = linearGradient;
ctx.fillRect(10, 10, 200, 100);
// 径向渐变
var radialGradient = ctx.createRadialGradient(100, 100, 20, 100, 100, 100);
radialGradient.addColorStop(0, 'white');
radialGradient.addColorStop(1, 'black');
ctx.fillStyle = radialGradient;
ctx.fillRect(50, 50, 200, 200);
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2. 模式
使用 createPattern(image, repetition) 创建图案填充，其中 repetition 参数可以是 'repeat'、'repeat-x'、'repeat-y' 或 'no-repeat'。
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var img = new Image();
img.onload = function() {
var pattern = ctx.createPattern(img, 'repeat');
ctx.fillStyle = pattern;
ctx.fillRect(10, 10, 200, 100);
};
img.src = 'path/to/image.jpg';
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九、动画
通过循环调用 requestAnimationFrame 方法来创建动画效果。这个方法会在浏览器准备好下一帧动画时调用指定的函数，从而优化动画性能。
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var x = 0;
function draw() {
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // 清除画布
ctx.fillRect(x, 50, 50, 50); // 绘制矩形
x += 2; // 更新位置
requestAnimationFrame(draw); // 请求下一帧
}
draw();
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十、性能优化
1. 合理使用 requestAnimationFrame
使用 requestAnimationFrame 代替 setTimeout 或 setInterval 来创建动画，因为它在刷新频率方面更高效，并且在后台标签页中不会执行。
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function animate() {
requestAnimationFrame(animate);
// 动画逻辑
}
animate();
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2. 避免频繁重绘
尽量减少重绘次数，合并绘图操作，减少不必要的 clearRect 和 fillRect 操作。
3. 使用离屏 Canvas
使用离屏 Canvas 进行复杂图形的预渲染，然后在主 Canvas 中绘制，减少实时计算和渲染的开销。
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var offscreenCanvas = document.createElement('canvas');
var offscreenCtx = offscreenCanvas.getContext('2d');
offscreenCanvas.width = 500;
offscreenCanvas.height = 400;
// 在离屏 canvas 上绘图
offscreenCtx.fillStyle = 'green';
offscreenCtx.fillRect(0, 0, 100, 100);
// 然后在主 canvas 上绘制离屏 canvas
ctx.drawImage(offscreenCanvas, 0, 0);
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总结
Canvas 提供了一套强大的 2D 绘图 API，适用于各种图形绘制、图像处理和动画制作。掌握 Canvas 的基础操作、路径绘制、变换操作、状态管理和性能优化等知识，可以帮助你创建复杂且高效的网页图形应用。
通过以上详细的讲解，希望能让你对 Canvas 有更全面的理解，并能够应用这些知识点进行实际开发。
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