用初中数学知识撸一个canvas环形进度条
周末好，今天给大家带来一款接地气的环形进度条组件vue-awesome-progress。近日被设计小姐姐要求实现这么一个环形进度条效果，大体由四部分组成，分别是底色圆环，进度弧，环内文字，进度圆点。设计稿截图如下：
我的第一反应还是找现成的组件，市面上很多组件都实现了前3点，独独没找到能画进度圆点的组件，不然稍加定制也能复用。既然没有现成的组件，只有自己用vue + canvas撸一个了。
效果图
先放个效果图，然后再说下具体实现过程，各位看官且听我慢慢道来。
安装与使用
源码地址[1]，欢迎star和提issue。
安装
npm install --save vue-awesome-progress
使用
全局注册
import Vue from 'vue'
import VueAwesomeProgress from "vue-awesome-progress"
Vue.use(VueAwesomeProgress)
局部使用
import VueAwesomeProgress from "vue-awesome-progress"
export default {
components: {
VueAwesomeProgress
},
// 其他代码
}
script标签引入组件
同时也支持直接使用script标签引入哦，满足有这部分需求的朋友。
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<script src="https://cdn.bootcss.com/vue/2.6.10/vue.min.js"></script>
<script src="path-to/vue-awesome-progress.min.js"></script>
</head>
<body>
<div id="app"></div>
<script>
new Vue({
el: "#app",
template: '<vue-awesome-progress :percentage="40"></vue-awesome-progress>'
})
</script>
</body>
</html>
静态展示
任何事都不是一蹴而就的，我们首先来实现一个静态的效果，然后再实现动画效果，甚至是复杂的控制逻辑。
确定画布大小
第一步是确定画布大小。从设计稿我们可以直观地看到，整个环形进度条的最外围是由进度圆点确定的，而进度圆点的圆心在圆环圆周上。
因此我们得出伪代码如下：
// canvasSize: canvas宽度/高度
// outerRadius: 外围半径
// pointRadius: 圆点半径
// pointRadius: 圆环半径
canvasSize = 2 * outerRadius = 2 * (pointRadius + circleRadius)
据此我们可以定义如下组件属性：
props: {
circleRadius: {
type: Number,
default: 40
},
pointRadius: {
type: Number,
default: 6
}
},
computed: {
// 外围半径
outerRadius() {
return this.circleRadius + this.pointRadius
},
// canvas宽/高
canvasSize() {
return 2 * this.outerRadius + 'px'
}
}
那么canvas大小也可以先进行绑定了
<template>
<canvas ref="canvasDemo" :width="canvasSize" :height="canvasSize" />
</template>
获取绘图上下文
getContext('2d')方法返回一个用于在canvas上绘图的环境，支持一系列2d绘图API。
mounted() {
// 在 $nextTick初始化画布，不然dom还未渲染好
this.$nextTick(() => {
this.initCanvas()
})
},
methods: {
initCanvas() {
var canvas = this.$refs.canvasDemo;
var ctx = canvas.getContext('2d');
}
}
画底色圆环
完成了上述步骤后，我们就可以着手画各个元素了。我们先画圆环，这时我们还要定义两个属性，分别是圆环线宽circleWidth和圆环颜色circleColor。
circleWidth: {
type: Number,
default: 2
},
circleColor: {
type: String,
default: '#3B77E3'
}
canvas提供的画圆弧的方法是ctx.arc()，需要提供圆心坐标，半径，起止弧度，是否逆时针等参数。
ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);
我们知道，Web网页中的坐标系是这样的，从绝对定位的设置上其实就能看出来（top，left设置正负值会发生什么变化），而且原点(0, 0)是在盒子（比如说canvas）的左上角哦。
对于角度而言，0°是x轴正向，默认是顺时针方向旋转。
圆环的圆心就是canvas的中心，所以x, y 取outerRadius的值就可以了。
ctx.strokeStyle = this.circleColor;
ctx.lineWidth = this.circleWidth;
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.outerRadius, this.outerRadius, this.circleRadius, 0, this.deg2Arc(360));
ctx.stroke();
注意arc传的是弧度参数，而不是我们常理解的360°这种概念，因此我们需要将我们理解的360°转为弧度。
// deg转弧度
deg2Arc(deg) {
return deg / 180 * Math.PI
}
画文字
调用fillText绘制文字，利用canvas.clientWidth / 2和canvas.clientWidth / 2取得中点坐标，结合控制文字对齐的两个属性textAlign和textBaseline，我们可以将文字绘制在画布中央。文字的值由label属性接收，字体大小由fontSize属性接收，颜色则取的fontColor。
if (this.label) {
ctx.font = `${this.fontSize}px Arial,"Microsoft YaHei"`
ctx.fillStyle = this.fontColor;
ctx.textAlign = 'center'
ctx.textBaseline = 'middle'
ctx.fillText(this.label, canvas.clientWidth / 2, canvas.clientWidth / 2);
}
画进度弧
支持普通颜色和渐变色，withGradient默认为true，代表使用渐变色绘制进度弧，渐变方向我默认给的从上到下。如果希望使用普通颜色，withGradient传false即可，并可以通过lineColor自定义颜色。
if (this.withGradient) {
this.gradient = ctx.createLinearGradient(this.circleRadius, 0, this.circleRadius, this.circleRadius * 2);
this.lineColorStops.forEach(item => {
this.gradient.addColorStop(item.percent, item.color);
});
}
其中lineColorStops是渐变色的颜色偏移断点，由父组件传入，可传入任意个颜色断点，格式如下：
colorStops2: [
{ percent: 0, color: '#FF9933' },
{ percent: 1, color: '#FF4949' }
]
画一条从上到下的进度弧，即270°到90°
ctx.strokeStyle = this.withGradient ? this.gradient : this.lineColor;
ctx.lineWidth = this.lineWidth;
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.outerRadius, this.outerRadius, this.circleRadius, this.deg2Arc(270), this.deg2Arc(90));
ctx.stroke();
其中lineWidth是弧线的宽度，由父组件传入
lineWidth: {
type: Number,
default: 8
}
画进度圆点
最后我们需要把进度圆点补上，我们先写死一个角度90°，显而易见，圆点坐标为(this.outerRadius, this.outerRadius + this.circleRadius)
画圆点的代码如下：
ctx.fillStyle = this.pointColor;
ctx.beginPath();
ctx.arc(this.outerRadius, this.outerRadius + this.circleRadius, this.pointRadius, 0, this.deg2Arc(360));
ctx.fill();
其中pointRadius是圆点的半径，由父组件传入：
pointRadius: {
type: Number,
default: 6
}
角度自定义
当然，进度条的角度是灵活定义的，包括开始角度，结束角度，都应该由调用者随意给出。因此我们再定义一个属性angleRange，用于接收起止角度。
angleRange: {
type: Array,
default: function() {
return [270, 90]
}
}
有了这个属性，我们就可以随意地画进度弧和圆点了，哈哈哈哈。
老哥，这种圆点坐标怎么求？
噗......看来高兴过早了，最重要的是根据不同角度求得圆点的圆心坐标，这让我顿时犯了难。
经过冷静思考，我脑子里闪过了一个利用正余弦公式求坐标的思路，但前提是坐标系原点如果在圆环外接矩形的左上角才好算。仔细想想，冇问题啦，我先给坐标系平移一下，最后求出来结果，再补个平移差值不就行了嘛。
画图工具不是很熟练，这里图没画好，线歪了，请忽略细节。
好的，我们先给坐标系向右下方平移pointRadius，最后求得结果再加上pointRadius就好了。伪代码如下：
// realx：真实的x坐标
// realy：真实的y坐标
// resultx：平移后求取的x坐标
// resultx：平移后求取的y坐标
// pointRadius 圆点半径
realx = resultx + pointRadius
realy = resulty + pointRadius
求解坐标的思路大概如下，分四个范围判断，得出求解公式，应该还可以化简，不过我数学太菜了，先这样吧。
getPositionsByDeg(deg) {
let x = 0;
let y = 0;
if (deg >= 0 && deg <= 90) {
// 0~90度
x = this.circleRadius * (1 + Math.cos(this.deg2Arc(deg)))
y = this.circleRadius * (1 + Math.sin(this.deg2Arc(deg)))
} else if (deg > 90 && deg <= 180) {
// 90~180度
x = this.circleRadius * (1 - Math.cos(this.deg2Arc(180 - deg)))
y = this.circleRadius * (1 + Math.sin(this.deg2Arc(180 - deg)))
} else if (deg > 180 && deg <= 270) {
// 180~270度
x = this.circleRadius * (1 - Math.sin(this.deg2Arc(270 - deg)))
y = this.circleRadius * (1 - Math.cos(this.deg2Arc(270 - deg)))
} else {
// 270~360度
x = this.circleRadius * (1 + Math.cos(this.deg2Arc(360 - deg)))
y = this.circleRadius * (1 - Math.sin(this.deg2Arc(360 - deg)))
}
return { x, y }
}
最后再补上偏移值即可。
const pointPosition = this.getPositionsByDeg(nextDeg);
ctx.arc(pointPosition.x + this.pointRadius, pointPosition.y + this.pointRadius, this.pointRadius, 0, this.deg2Arc(360));
这样，一个基本的canvas环形进度条就成型了。
动画展示
静态的东西逼格自然是不够的，因此我们需要再搞点动画效果装装逼。
基础动画
我们先简单实现一个线性的动画效果。基本思路是把开始角度和结束角度的差值分为N段，利用window.requestAnimationFrame依次执行动画。
比如从30°到90°，我给它分为6段，每次画10°。要注意canvas画这种动画过程一般是要重复地清空画布并重绘的，所以第一次我画的弧线范围就是30°~40°，第二次我画的弧线范围就是30°~50°，以此类推......
基本的代码结构如下，具体代码请参考vue-awesome-progress[2] v1.1.0版本，如果顺手帮忙点个star也是极好的。
animateDrawArc(canvas, ctx, startDeg, endDeg, nextDeg, step) {
window.requestAnimationFrame(() => {
// 清空画布
ctx.clearRect(0, 0, canvas.clientWidth, canvas.clientHeight);
// 求下一个目标角度
nextDeg = this.getTargetDeg(nextDeg || startDeg, endDeg, step);
// 画圆环
// 画文字
// 画进度弧线
// 画进度圆点
if (nextDeg !== endDeg) {
// 满足条件继续调用动画，否则结束动画
this.animateDrawArc(canvas, ctx, startDeg, endDeg, nextDeg, step)
}
}
}
缓动效果
线性动画显得有点单调，可操作性不大，因此我考虑引入贝塞尔缓动函数easing，并且支持传入动画执行时间周期duration，增强了可定制性，使用体验更好。这里不列出实现代码了，请前往vue-awesome-progress[2]查看。
<vue-awesome-progress label="188人" :duration="10" easing="0,0,1,1" />
<vue-awesome-progress
label="36℃"
circle-color="#FF4949"
:line-color-stops="colorStops"
:angle-range="[60, 180]"
:duration="5"
/>
// 省略部分...
<vue-awesome-progress label="188人" easing="1,0.28,0.17,0.53" :duration="10" />
<vue-awesome-progress
label="36℃"
circle-color="#FF4949"
:line-color-stops="colorStops"
:angle-range="[60, 180]"
:duration="5"
easing="0.17,0.67,0.83,0.67"
/>
可以看到，当传入不同的动画周期duration和缓动参数easing时，动画效果各异，完全取决于使用者自己。
其他效果
当然根据组件支持的属性，我们也可以定制出其他效果，比如不显示文字，不显示圆点，弧线线宽与圆环线宽一样，不使用渐变色，不需要动画，等等。我们后续也会考虑支持更多能力，比如控制进度，数字动态增长等！具体使用方法，请参考vue-awesome-progress[2]。
更新日志
2020年04月10日更新
支持进度控制，只需要修改组件的属性值percentage即可。
2019年11月10日更新
由于我从业务场景出发做了这个组件，没有考虑到大部分场景都是传百分比控制进度的，因此在v1.4.0版本做了如下修正：
废弃
angle-range，改用percentage控制进度，同时提供start-deg属性控制起始角度；with-gradient改为use-gradient通过
show-text控制是否显示进度文字支持通过
format函数自定义显示文字的规则
2021年04月04日更新
支持自动检测DPR，解决高清屏模糊等问题
结语
写完这个组件有让我感觉到，程序员最终不是输给了代码和技术的快速迭代，而是输给了自己的逻辑思维能力和数学功底。就vue-awesome-progress[2]这个组件而言，根据这个思路，我们也能迅速开发出适用于React，Angular以及其他框架生态下的组件。工作三年有余，接触了不少框架和技术，经历了MVVM，Hybrid，小程序，跨平台，大前端，serverless的大火，也时常感慨“学不动了”，在这个快速演进的代码世界里常常感到失落。好在自己还没有丢掉分析问题的能力，而不仅仅是调用各种API和插件，这可能是程序员最宝贵的财富吧。前路坎坷，我辈当不忘初心，愿你出走半生，归来仍是少年！
参考
源码地址: https://github.com/cumt-robin/vue-awesome-progress
[2]vue-awesome-progress: https://github.com/cumt-robin/vue-awesome-progress
END
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