canvas图表(1) - 柱状图
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前几天用到了图表库，其中百度的ECharts，感觉做得最好，看它默认用的是canvas，canvas图表在处理大数据方面比svg要好。那我也用canvas来实现一个图表库吧，感觉不会太难，先实现个简单的柱状图。
效果请看：柱状图
主要功能点包括：
- 文本的绘制
- XY轴的绘制；
- 数据分组绘制；
- 数据动画的实现；
- 鼠标事件的处理。
使用方式
首先我们看一下使用方式，参考了部分ECharts的使用方式，先传入要显示图表的html标签，接着调用init，初始化的同时传入数据。
var con=document.getElementById('container');
var chart=new Bar(con);
chart.init({
title:'全年降雨量柱状图',
xAxis:{// x轴
data:['1月','2月','3月','4月','5月','6月','7月','8月','9月','10月','11月','12月']
},
yAxis:{//y轴
name:'水量',
formatter:'{value} ml'
},
series:[//分组数据
{
name:'东部降水量',
data:[62,20,17,45,100,56,19,38,50,120,56,130]
},
{
name:'西部降水量',
data:[52,10,17,25,60,39,19,48,70,30,56,8]
},
{
name:'南部降水量',
data:[12,10,17,25,27,39,50,38,100,30,56,90]
},
{
color:'hsla(270,80%,60%,1)',
name:'北部降水量',
data:[12,30,17,25,7,39,49,38,60,30,56,10]
}
]
});
图表基类，我们后面还要写饼图，折线图，所以把公共的部分抽出来。注意canvas.style.width与canvas.width是不一样的，前者会拉伸图形，后者才是我们正常用的，不会拉伸图形。在这里这样写先扩大再缩小是为了解决canvas绘制文字时模糊的问题。
class Chart{
constructor(container){
this.container=container;
this.canvas=document.createElement('canvas');
this.ctx=this.canvas.getContext('2d');
this.W=1000*2;
this.H=600*2;
this.padding=120;
this.paddingTop=50;
this.title='';
this.legend=[];
this.series=[];
//通过缩小一倍，解决字体模糊问题
this.canvas.width=this.W;
this.canvas.height=this.H;
this.canvas.style.width = this.W/2 + 'px';
this.canvas.style.height = this.H/2 + 'px';
}
}
柱状图初始化，调用es6中的Object.assign(this,opt)，这个相当于JQ中的extend方法，把属性复制到当前实例。同时还建了个tip属性，这是个html标签，后面显示数据信息用。接着绘制图形，然后绑定鼠标事件。
class Bar extends Chart{
constructor(container){
super(container);
this.xAxis={};
this.yAxis=[];
this.animateArr=[];
}
init(opt){
Object.assign(this,opt);
if(!this.container)return;
this.container.style.position='relative';
this.tip=document.createElement('div');
this.tip.style.cssText='display: none; position: absolute; opacity: 0.5; background: #000; color: #fff; border-radius: 5px; padding: 5px; font-size: 8px; z-index: 99;';
this.container.appendChild(this.canvas);
this.container.appendChild(this.tip);
this.draw();
this.bindEvent();
}
draw(){//绘制
}
showInfo(){//显示信息
}
animate(){//执行动画
}
showData(){//显示数据
}
}
绘制XY轴
首先绘制标题，接着XY轴，然后遍历分组数据series，里面有复杂的计算，然后绘制XY轴的刻度，绘制分组标签，最后是绘制数据。数据项series中是分组数据，它跟X轴的xAxis.data一一对应。每个项可以自定义名称和颜色，没有指定的话，名称赋予nunamed和自动生成颜色。这里还用legend属性记录下了标签列表信息，因为后续鼠标点击判断是否点中用的上。
canvas主要知识点：
- 分组标签使用了arcTo方法，这样就能绘制出圆角的效果。
- 绘制文本使用了measureText方法，可以用来测量文字所占宽度，这样就可以调整下一次绘制的位置，避免位置冲突。
- translate位移方法，可以放在绘制上下文(save和restore的中间)中，这样可以避免复杂的位置运算。
draw(){
var that=this,
ctx=this.ctx,
canvas=this.canvas,
W=this.W,
H=this.H,
padding=this.padding,
paddingTop=this.paddingTop,
xl=0,xs=0,xdis=W-padding*2,//x轴单位数，每个单位长度，x轴总长度
yl=0,ys=0,ydis=H-padding*2-paddingTop;//y轴单位数，每个单位长度，y轴总长度
ctx.fillStyle='hsla(0,0%,20%,1)';
ctx.strokeStyle='hsla(0,0%,10%,1)';
ctx.lineWidth=1;
ctx.textAlign='center';
ctx.textBaseLine='middle';
ctx.font='24px arial';
ctx.clearRect(0,0,W,H);
if(this.title){
ctx.save();
ctx.textAlign='left';
ctx.font='bold 40px arial';
ctx.fillText(this.title,padding-50,70);
ctx.restore();
}
if(this.yAxis&&this.yAxis.name){
ctx.fillText(this.yAxis.name,padding,padding+paddingTop-30);
}
// x轴
ctx.save();
ctx.beginPath();
ctx.translate(padding,H-padding);
ctx.moveTo(0,0);
ctx.lineTo(W-2*padding,0);
ctx.stroke();
// x轴刻度
if(this.xAxis&&(xl=this.xAxis.data.length)){
xs=(W-2*padding)/xl;
this.xAxis.data.forEach((obj,i)=>{
var x=xs*(i+1);
ctx.moveTo(x,0);
ctx.lineTo(x,10);
ctx.stroke();
ctx.fillText(obj,x-xs/2,40);
});
}
ctx.restore();
// y轴
ctx.save();
ctx.beginPath();
ctx.strokeStyle='hsl(220,100%,50%)';
ctx.translate(padding,H-padding);
ctx.moveTo(0,0);
ctx.lineTo(0,2*padding+paddingTop-H);
ctx.stroke();
ctx.restore();
if(this.series.length){
var curr,txt,dim,info,item,tw=0;
for(var i=0;i<this.series.length;i++){
item=this.series[i];
if(!item.data||!item.data.length){
this.series.splice(i--,1);continue;
}
// 赋予没有颜色的项
if(!item.color){
var hsl=i%2?180+20*i/2:20*(i-1);
item.color='hsla('+hsl+',70%,60%,1)';
}
item.name=item.name||'unnamed';
// 画分组标签
ctx.save();
ctx.translate(padding+W/4,paddingTop+40);
that.legend.push({
hide:item.hide||false,
name:item.name,
color:item.color,
x:padding+that.W/4+i*90+tw,
y:paddingTop+40,
w:60,
h:30,
r:5
});
ctx.textAlign='left';
ctx.fillStyle=item.color;
ctx.strokeStyle=item.color;
roundRect(ctx,i*90+tw,0,60,30,5);
ctx.globalAlpha=item.hide?0.3:1;
ctx.fill();
ctx.fillText(item.name,i*90+tw+70,26);
tw+=ctx.measureText(item.name).width;//计算字符长度
ctx.restore();
if(item.hide)continue;
//计算数据在Y轴刻度
if(!info){
info=calculateY(item.data.slice(0,xl));
}
curr=calculateY(item.data.slice(0,xl));
if(curr.max>info.max){
info=curr;
}
}
if(!info) return;
yl=info.num;
ys=ydis/yl;
//画Y轴刻度
ctx.save();
ctx.fillStyle='hsl(200,100%,60%)';
ctx.translate(padding,H-padding);
for(var i=0;i<=yl;i++){
ctx.beginPath();
ctx.strokeStyle='hsl(220,100%,50%)';
ctx.moveTo(-10,-Math.floor(ys*i));
ctx.lineTo(0,-Math.floor(ys*i));
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.strokeStyle='hsla(0,0%,80%,1)';
ctx.moveTo(0,-Math.floor(ys*i));
ctx.lineTo(xdis,-Math.floor(ys*i));
ctx.stroke();
ctx.textAlign='right';
dim=Math.min(Math.floor(info.step*i),info.max);
txt=this.yAxis.formatter?this.yAxis.formatter.replace('{value}',dim):dim;
ctx.fillText(txt,-20,-ys*i+10);
}
ctx.restore();
//画数据
this.showData(xl,xs,info.max);
}
}
绘制数据
因为数据项需要后续执行动画和鼠标滑过的时候显示内容，所以把它放进动画队列animateArr中。这里要把分组数据展开，把之前的两次嵌套的数组转为一层，并计算好每个数据项的属性，比如名称，x坐标，y坐标，宽度，速度，颜色。数据组织完毕后，接着执行动画。
showData(xl,xs,max){
//画数据
var that=this,
ctx=this.ctx,
ydis=this.H-this.padding*2-this.paddingTop,
sl=this.series.filter(s=>!s.hide).length,
sp=Math.max(Math.pow(10-sl,2)/3-4,5),
w=(xs-sp*(sl+1))/sl,
h,x,index=0;
that.animateArr.length=0;
// 展开数据项，填入动画队列
for(var i=0,item,len=this.series.length;i<len;i++){
item=this.series[i];
if(item.hide)continue;
item.data.slice(0,xl).forEach((d,j)=>{
h=d/max*ydis;
x=xs*j+w*index+sp*(index+1);
that.animateArr.push({
index:i,
name:item.name,
num:d,
x:Math.round(x),
y:1,
w:Math.round(w),
h:Math.floor(h+2),
vy:Math.max(300,Math.floor(h*2))/100,
color:item.color
});
});
index++;
}
this.animate();
}
执行动画
执行动画也没啥好说的，里面就是个自执行闭包函数。动画原理就是给y轴依次累加速度值vy。但记得当队列执行完动画后，要停止它，所以有个isStop的标志，每次执行完队列的时候就判断。
animate(){
var that=this,
ctx=this.ctx,
isStop=true;
(function run(){
isStop=true;
for(var i=0,item;i<that.animateArr.length;i++){
item=that.animateArr[i];
if(item.y-item.h>=0.1){
item.y=item.h;
} else {
item.y+=item.vy;
}
if(item.y<item.h){
ctx.save();
// ctx.translate(that.padding+item.x,that.H-that.padding);
ctx.fillStyle=item.color;
ctx.fillRect(that.padding+item.x,that.H-that.padding-item.y,item.w,item.y);
ctx.restore();
isStop=false;
}
}
if(isStop)return;
requestAnimationFrame(run);
}())
}
绑定事件
事件一：mousemove的时候，看看鼠标位置是不是处于分组标签还是数据项上，绘制路径后调用isPointInPath(x,y)，true则鼠标设置为手形；如果是数据项的话，还要把该柱形重新绘制，设置透明度，区分出来。还需要把内容显示出来，这里是一个相对父容器container为绝对定位的div，初始化的时候已经建立为tip属性了。我们把显示部分封装成showInfo方法。
事件二：mousedown的时候，一样绘制路径调用isPointInPath判断鼠标点击哪个分组标签，然后设置对应分组数据series中的hide属性，如果是true，表示不显示该项，然后调用draw方法，重写渲染绘制，执行动画。
bindEvent(){
var that=this,
canvas=this.canvas,
ctx=this.ctx;
this.canvas.addEventListener('mousemove',function(e){
var isLegend=false;
// pos=WindowToCanvas(canvas,e.clientX,e.clientY);
var box=canvas.getBoundingClientRect();
var pos = {
x:e.clientX-box.left,
y:e.clientY-box.top
};
// 分组标签
for(var i=0,item,len=that.legend.length;i<len;i++){
item=that.legend[i];
ctx.save();
roundRect(ctx,item.x,item.y,item.w,item.h,item.r);
// 因为缩小了一倍，所以坐标要*2
if(ctx.isPointInPath(pos.x*2,pos.y*2)){
canvas.style.cursor='pointer';
ctx.restore();
isLegend=true;
break;
}
canvas.style.cursor='default';
ctx.restore();
}
if(isLegend) return;
//选择数据项
for(var i=0,item,len=that.animateArr.length;i<len;i++){
item=that.animateArr[i];
ctx.save();
ctx.fillStyle=item.color;
ctx.beginPath();
ctx.rect(that.padding+item.x,that.H-that.padding-item.h,item.w,item.h);
if(ctx.isPointInPath(pos.x*2,pos.y*2)){
//清空后再重新绘制透明度为0.5的图形
ctx.clearRect(that.padding+item.x,that.H-that.padding-item.h,item.w,item.h);
ctx.globalAlpha=0.5;
ctx.fill();
canvas.style.cursor='pointer';
that.showInfo(pos,item);
ctx.restore();
break;
}
canvas.style.cursor='default';
that.tip.style.display='none';
ctx.globalAlpha=1;
ctx.fill();
ctx.restore();
}
},false);
this.canvas.addEventListener('mousedown',function(e){
e.preventDefault();
var box=canvas.getBoundingClientRect();
var pos = {
x:e.clientX-box.left,
y:e.clientY-box.top
};
for(var i=0,item,len=that.legend.length;i<len;i++){
item=that.legend[i];
roundRect(ctx,item.x,item.y,item.w,item.h,item.r);
// 因为缩小了一倍，所以坐标要*2
if(ctx.isPointInPath(pos.x*2,pos.y*2)){
that.series[i].hide=!that.series[i].hide;
that.animateArr.length=0;
that.draw();
break;
}
}
},false);
}
//显示数据
showInfo(pos,obj){
var txt=this.yAxis.formatter?this.yAxis.formatter.replace('{value}',obj.num):obj.num;
var box=this.canvas.getBoundingClientRect();
var con=this.container.getBoundingClientRect();
this.tip.innerHTML = '<p>'+obj.name+':'+txt+'</p>';
this.tip.style.left=(pos.x+(box.left-con.left)+10)+'px';
this.tip.style.top=(pos.y+(box.top-con.top)+10)+'px';
this.tip.style.display='block';
}
总结
所有图表代码请看chart.js。这里完成的只是个基本的效果，其实还有很多地方要进一步优化，比如响应式的支持，移动端的支持，动画的效果，多y轴的支持，显示内容的效果，同时支持折线功能等。
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