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‎08 - Fun with HTML5 Canvas/README.md

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# 08 HTML5 Canvas 实现彩虹画笔绘画板指南
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> 作者：©[缉熙Soyaine](https://github.com/soyaine)
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> 简介：[JavaScript30](https://javascript30.com) 是 [Wes Bos](https://github.com/wesbos) 推出的一个 30 天挑战。项目免费提供了 30 个视频教程、30 个挑战的起始文档和 30 个挑战解决方案源代码。目的是帮助人们用纯 JavaScript 来写东西，不借助框架和库，也不使用编译器和引用。现在你看到的是这系列指南的第 8 篇。完整指南在 [GitHub](https://github.com/soyaine/JavaScript30)，喜欢请 Star 哦♪(^∇^*)
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## 实现效果
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![HTML5 Canvas 画板效果](https://cl.ly/412q1g0u3N31/Screen%20recording%202017-01-04%20at%2007.38.05%20PM.gif)
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用 HTML5 中的 Canvas 的路径绘制实现一个绘画板，可供鼠标画画，颜色呈彩虹色渐变，画笔大小同样呈渐变效果。这部分不涉及 CSS 内容，全部由 JS 来实现。
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## 涉及特性
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Canvas：
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- 基本属性
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- `getContext()`
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- `strokeStyle`
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- `fillStyle`
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- `lineCap`
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- `lineJoin`
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- 路径绘制
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- `beginPath()`
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- `lineTo()`
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- `moveTo()`
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鼠标事件处理：
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- `mousemove`
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- `mousedown`
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- `mouseup`
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- `mouseout`
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## 过程指南
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1. 获取 HTML 中的 `<canvas>` 元素，并设定宽度和高度
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2. `.getContext('2d')` 获取上下文，下面以 ctx 表示
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3. 设定 ctx 基本属性
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- 描边和线条颜色
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- 线条宽度
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- 线条末端形状
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4. 绘画效果
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1. 设定一个用于标记绘画状态的变量
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2. 鼠标事件监听，不同类型的事件将标记变量设为不同值
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3. 编写发生绘制时触发的函数，设定绘制路径起点、终点
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5. 线条彩虹渐变效果（运用 hsl 的 `h` 值的变化，累加）
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6. 线条粗细渐变效果（设定一个范围，当超出这个范围时，线条粗细进行逆向改变
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## 相关知识
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### [Canvas](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Canvas_API)
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首先需要了解最基本的 Canvas 用法，创建一个可以绘画的环境，由对某个元素获取其用于渲染的上下文开始：
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```js
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var canvas = document.getElementById('canvas');
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var ctx = canvas.getContext('2d');
58+
```
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60+
对于这个用于渲染的 ctx（请自动替换成上下文这个别扭的词），有一些基本样式属性可供修改，类似于配置你的调色盘：
61+
62+
- `lineCap`：笔触的形状，有 round | butt | square 圆、平、方三种。
63+
- `lineJoin`：线条相较的方式，有 round | bevel | miter 圆交、斜交、斜接三种。
64+
- `lineWidth`：线条的宽度
65+
- `strokeStyle`：线条描边的颜色
66+
- `fillStyle`：填充的颜色
67+
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Canvas 让 JS 具备了动态绘制图形的能力，但在这里例子中我们只需要使用到一些简单的[路径绘制方法](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Canvas_API/Tutorial/Drawing_shapes#绘制路径)，路径是点和线的集合，下面只列举了我们用到的方法：
69+
70+
- `beginPath()`：新建一条路径
71+
- `stroke()`：绘制轮廓
72+
- `moveTo()`：（此次）绘制操作的起点
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- `lineTo()`：路径的终点
74+
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### 彩虹渐变颜色——HSL
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77+
在这个挑战中，涉及到改变线条的颜色，如何实现彩虹的渐变效果？我们需要利用 HSL 色彩模式，首先可以去这个网站 [http://mothereffinghsl.com](http://mothereffinghsl.com/) 感受一下 HSL 不同色彩值对应的效果。
78+
- H(hue) 代表色调，取值为 0~360，专业术语叫色相
79+
- S 是饱和度，可以理解为掺杂进去的灰度值，取值为 0~1
80+
- L 则是亮度，取值也是 0~1，或者百分比。
81+
82+
这之中 H 值从 0 到 360 的变化代表了色相的角度的值域变化，利用这一点就可以实现绘制时线条颜色的渐变了，只需要在它的值超过 360 时恢复到 0 重新累加即可。
83+
84+
```js
85+
let hue = 0;
86+
87+
ctx.strokeStyle = `hsl(${ hue }, 100%, 50%)`;
88+
if(hue >= 360) hue = 0;
89+
hue++;
90+
```
91+
92+
除此之外，如果想实现黑白水墨的颜色，可以将颜色设置为黑色，通过透明度的改变来实现深浅不一的颜色。
93+
94+
## 疑难问题
95+
96+
### 如何让按下鼠标后的轨迹画在画布上？
97+
98+
#### 事件监听部分
99+
100+
解决这个问题，只需要将鼠标绘制时的动作分解清楚。思考或者模拟一下，在用鼠标画一条线时发生了什么：
101+
102+
1. 单击鼠标-按下准备开始
103+
2. 移动鼠标-画线
104+
3. 松开手指-结束画线
105+
106+
这几个分解动作都有对应的鼠标事件，在编写这部分时你可以对每个事件监听 `console.log(e)` 来查看当前触发事件的属性、类型。对应 ctx 的操作的即是第二阶段，所以可以设定 `mousemove` 事件监听触发的函数进行绘制。
107+
108+
```js
109+
canvas.addEventListener('mousemove', draw);
110+
```
111+
112+
但只有这个并不够，你会发现只有 `mousemove` 事件监听时，只要鼠标在页面上划过都会触发函数。这时我们需要一个标记变量，来控制当前鼠标是不是处在按下的状态。
113+
114+
```js
115+
let isDrawing = false;
116+
117+
canvas.addEventListener('mousedown', isDrawing = true);
118+
canvas.addEventListener('mousemove', draw);
119+
canvas.addEventListener('mouseup', () => isDrawing = false);
120+
canvas.addEventListener('mouseout', () => isDrawing = false); // 鼠标移出画布范围时
121+
```
122+
123+
#### Canvas 绘制部分
124+
125+
处理好事件监听，就可以编写绘制时触发的函数了。
126+
127+
```js
128+
[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
129+
ctx.beginPath();
130+
// 起点
131+
ctx.moveTo(lastX, lastY);
132+
// 终点
133+
ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);
134+
ctx.stroke();
135+
```
136+
137+
此处再次引入两个变量，用于存放上一次绘制线条的终点。但这个写法有一点小问题。
138+
139+
### 如何解决线条的衔接问题？
140+
141+
回想一下你点进来看顶部的示例动图时，有没有注意到一个细节，中间的两个数字是由一些点构成的，而不是一条线，这是由于我写的时候速度过快造成的，这是为什么呢？是我忽略了一个问题，上面这种写法下，`lastX` 和 `offsetX` 的值其实是相等的，这就出现了只绘制出一个个点的状况，所以需要改变一下更新 last 值的位置。
142+
143+
```js
144+
145+
function draw() {
146+
/* ... */
147+
ctx.beginPath();
148+
// 起点
149+
ctx.moveTo(lastX, lastY);
150+
// 终点
151+
ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);
152+
ctx.stroke();
153+
[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
154+
/* ... */
155+
}
156+
157+
/*..*/
158+
159+
canvas.addEventListener('mousedown', (e) => {
160+
isDrawing = true;
161+
[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
162+
// 同样效果的写法：
163+
lastX = e.offsetX;
164+
lastY = e.offsetY;
165+
});
166+
```
167+
168+
注意箭头函数里的参数 `e` 别忘记写。修复好问题之后，效果是下面这样，也就不会出现题图中的断断续续的情况了，此处我设置了透明度方便理解，可以观察到，当移动速度加快时，两个坐标之间会自动以直线连接起来。
169+
170+
![不间断的路径演示图 ](https://cl.ly/1c1W0T3Q0V3r/Image%202017-01-04%20at%208.10.21%20PM.png)
171+
172+
### 如何让线条的颜色和粗细发生渐变？
173+
174+
上面已经简单介绍了 HSL 的独特性质，那如何把这个特性应用起来呢？很简单，只需要在每次新建路径时添加一个判断和累记的操作即可。颜色需要控制它的 H 值在 0~360 之间变化。
175+
176+
而线条粗细也是一样的道理，只需要保证它在你期望的范围内。在这里可以引入一个布尔类型的标记变量，用它的值来控制线条是变粗还是变细，在线条粗细超过我们需要的范围时，将它取反。
177+
178+
```js
179+
let direction = true;
180+
ctx.lineWidth = 90;
181+
182+
// 控制笔触大小
183+
if(ctx.lineWidth > 100 || ctx.lineWidth < 80) {
184+
direction = !direction;
185+
}
186+
if (direction) {
187+
ctx.lineWidth++;
188+
} else {
189+
ctx.lineWidth--;
190+
}
191+
```
192+
193+
## 延伸思考
194+
195+
在手机上或者触摸屏上操作时，用鼠标并不是最好的操作方式，所以我添加了触摸操作的事件处理，但由于触摸事件中可以获取到的坐标属性名，与鼠标事件不相同，如果要同时支持触摸绘图，需要判断事件类型。
196+
197+
```js
198+
// 处理鼠标点击操作
199+
if(e.type == "mousemove"){
200+
x = e.offsetX;
201+
y = e.offsetY;
202+
} else {
203+
// 处理触摸屏操作
204+
x = e.changedTouches[0].clientX;
205+
y = e.changedTouches[0].clientY;
206+
}
207+
```
208+
209+
这样一来，你在手机 Chrome 上也可以试一试这个网页绘图板的效果。
210+
211+
**至此，挑战 08 就完成啦，棒棒哒！**

‎08 - Fun with HTML5 Canvas/index-FINISHED.html

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1+
<!DOCTYPE html>
2+
<html lang="en">
3+
<head>
4+
<meta charset="UTF-8">
5+
<title>HTML5 Canvas</title>
6+
</head>
7+
<body>
8+
<canvas id="draw" width="800" height="800"></canvas>
9+
<script>
10+
const canvas = document.querySelector('#draw');
11+
const ctx = canvas.getContext('2d');
12+
canvas.width = window.innerWidth;
13+
canvas.height = window.innerHeight;
14+
ctx.strokeStyle = '#BADA55';
15+
ctx.lineJoin = 'round';
16+
ctx.lineCap = 'round';
17+
ctx.lineWidth = 100;
18+
// ctx.globalCompositeOperation = 'multiply';
19+
20+
let isDrawing = false;
21+
let lastX = 0;
22+
let lastY = 0;
23+
let hue = 0;
24+
let direction = true;
25+
26+
function draw(e) {
27+
if (!isDrawing) return; // stop the fn from running when they are not moused down
28+
console.log(e);
29+
[lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
30+
ctx.strokeStyle = `hsl(${hue}, 100%, 50%)`;
31+
ctx.beginPath();
32+
// start from
33+
ctx.moveTo(lastX, lastY);
34+
// go to
35+
ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);
36+
ctx.stroke();
37+
// [lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
38+
39+
hue++;
40+
if (hue >= 360) {
41+
hue = 0;
42+
}
43+
if (ctx.lineWidth >= 100 || ctx.lineWidth <= 1) {
44+
direction = !direction;
45+
}
46+
47+
if(direction) {
48+
ctx.lineWidth++;
49+
} else {
50+
ctx.lineWidth--;
51+
}
52+
53+
}
54+
55+
canvas.addEventListener('mousedown', (e) => {
56+
isDrawing = true;
57+
// [lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
58+
});
59+
60+
61+
canvas.addEventListener('mousemove', draw);
62+
canvas.addEventListener('mouseup', () => isDrawing = false);
63+
canvas.addEventListener('mouseout', () => isDrawing = false);
64+
65+
</script>
66+
67+
<style>
68+
html, body {
69+
margin:0;
70+
}
71+
</style>
72+
73+
</body>
74+
</html>

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