canvas图表(1) – 柱状图

原文地址: canvas图表(1) – 柱状图

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https://edwardzhong.github.io/sites/demo/dist/bar.html

主要功能点包括:

  1. 文本的绘制
  2. XY轴的绘制;
  3. 数据分组绘制;
  4. 数据动画的实现;
  5. 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:

  1. 分组标签使用了arcTo方法,这样就能绘制出圆角的效果。
  2. 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。
  3. 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;iinfo.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.moveto(0,-math.floor(ys*i));="" ctx.lineto(xdis,-math.floor(ys*i));="" 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{
                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=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canvas.style.cursor=’pointer’;如果是数据项的话,还要给把该柱形重新绘制,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,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;="" }="" if(islegend)="" return;="" 选择数据项="" for(var="" i="0,item,len=that.animateArr.length;i<len;i++){" ctx.fillstyle="item.color;" ctx.beginpath();="" ctx.rect(that.padding+item.x,that.h-that.padding-item.h,item.w,item.h);="" 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();="" that.showinfo(pos,item);="" that.tip.style.display="none" },false);="" this.canvas.addeventlistener('mousedown',function(e){="" e.preventdefault();="" var="" box="canvas.getBoundingClientRect();" pos="{" x:e.clientx-box.left,="" y:e.clienty-box.top="" };="" that.series[i].hide="!that.series[i].hide;" that.animatearr.length="0;" that.draw();="" 显示数据="" showinfo(pos,obj){="" txt="this.yAxis.formatter?this.yAxis.formatter.replace('{value}',obj.num):obj.num;" con="this.container.getBoundingClientRect();" this.tip.innerhtml="

" +obj.name+':'+txt+''; 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

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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