Quardz2D

1. Quartz 2D

• 使用前须知：
  Quartz2D的API是纯C语言的
  Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统
  Quartz2D的API来自于Core Graphics框架，故数据类型和函数基本都以CG作为前缀
  比如：
  CGContextRef
  CGPathRef
  CGContextStrokePath(ctx);

• Quartz 2D能完成的工作如下：
  绘制图形 : 线条\三角形\矩形\圆\弧等
  绘制文字
  绘制/生成图片(图像)
  读取\生成PDF
  截图\裁剪图片
  自定义UI控件
  。。。

2.开发中Quartz2D实例：

• 裁剪图片
• 涂鸦画板
• 手势解锁
• 报表（折线图/饼状图/柱状图等）
• 图片水印
• 图片裁剪
• 屏幕截图
  • 原因：
    为了便于搭建美观的UI界面，iOS提供了UIKit框架，里面不仅提供了各种各样的UI控件,还使用OC封装了CoreGraphics的API，使开发更简单。利用UIKit框架提供的控件，拼拼凑凑，能搭建和实现一些简单、常见的UI界面, 但是有些UI界面极其复杂、而且比较个性化，用普通的UI控件无法实现，这时可以利用Quartz2D技术将控件内部的结构画出来，自定义控件的样子，其实，iOS中大部分控件的内容都是通过Quartz2D画出来的。因此，Quartz2D在iOS开发中很重要的一个价值是：自定义view（自定义UI控件）

3.图形上下文（Graphics Context）：是一个CGContextRef类型的数据

• 作用：
  1.保存绘图信息、绘图状态
  2.决定绘制的输出目标（绘制到什么地方去？）
  （输出目标可以是PDF文件、Bitmap或者显示器的窗口上）

• Quartz2D提供了以下几种类型的Graphics Context：

  ①Bitmap   Graphics  Context     （位图上下文）
  ②PDF         Graphics  Context  （PDF上下文）
  ③Window  Graphics   Context     （窗口上下文）
  ④Layer       Graphics   Context  （图层上下文）
  ⑤Printer      Graphics   Context  (打印上下文)
  

=> 相同的一套绘图序列，指定不同的Graphics Context，就可将相同的图像绘制到不同的目标上

• 总结：
  1.开发前确定好你的输出目标(即显示到哪里)，再选择正确的上下文。
  2.drawRect:方法中取得上下文就是Layer Graphics Context ,View之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer

4.View中绘图（故输出目标是：图层上下文）

• 方式：利用View中系统提供的DrawRect方法。可以直接获取Layer Graphics Context（图层上下文），

• DrawRect方法作用?什么时候调用?

  • 作用: 专门在这个方法当中绘图到View的Layer上的，只有在这个方法中才能获得跟View相关联的图层上下文。
  • 调用时间：
    ① 当view第一次显示到屏幕上时（被加到UIWindow上显示出来）
    ②调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时

• 本质上，Quardz2D绘图的步骤如下：
  ①获取xxx上下文
  ②描述路径
  ③将路径添加到xxx上下文
  ④将上下文内容渲染到你的输出目标上（可以渲染到：图层(layer)上下文上，位图(图片)上下文上，PDF上下文上等。。）

  • 注意：
    <1>图层(Layer)上下文的绘制，只能在系统提供的DrawRect方法里操作。好处就是：该方法中可以直接获得图层上下文， 不需要手动创建和开启。
    <2>像位图(图片)上下文上等，要想使用得自己手动开启和关闭，好处就是：可以写在任意方法里。
    实现途径：
    <1>完全使用 Core Graphics 框架，纯c语言，每次写起来有点难度。但底层地东西性能好。
    <2>使用苹果封装了这些具体操作的，UIKit框架，简单易上手

5.Core Graphics 框架(纯c,性能好)

• 常用的拼接路径函数：

  • 新建一个起点
    void CGContextMoveToPoint(CGContextRefc, CGFloatx, CGFloaty)
  • 添加新的线段到某个点
    void CGContextAddLineToPoint(CGContextRefc, CGFloatx, CGFloaty)
  • 添加一个矩形
    void CGContextAddRect(CGContextRefc, CGRectrect)
  • 添加一个椭圆
    void CGContextAddEllipseInRect(CGContextRefcontext, CGRectrect)

• 添加一个圆弧
  void CGContextAddArc(CGContextRefc, CGFloatx, CGFloaty,
  CGFloatradius, CGFloatstartAngle, CGFloatendAngle, intclockwise)

• 常用绘制路径函数

  • Mode参数决定绘制的模式
    void CGContextDrawPath(CGContextRefc, CGPathDrawingModemode)
  • 绘制空心路径
    void CGContextStrokePath(CGContextRefc)
  • 绘制实心路径
    void CGContextFillPath(CGContextRefc)
    提示：一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的

• 图形上下文栈的操作

  • 将当前的上下文copy一份,保存到栈顶(那个栈叫做”图形上下文栈”)
    void CGContextSaveGState(CGContextRef c)

  • 将栈顶的上下文出栈,替换掉当前的上下文
    void CGContextRestoreGState(CGContextRef c)

  • 注意：一个路径只能对应一个状态.为了互不影响：
    ①一个路径分别设置一个状态(即写好一个路径就渲染对应的状态)，
    ②利用状态栈，先存用时再取，注意，不能取得越界否则会报错。

• 矩阵操作

  • 缩放
    void CGContextScaleCTM(CGContextRefc, CGFloatsx, CGFloatsy)

  • 旋转
    void CGContextRotateCTM(CGContextRefc, CGFloatangle)

  • 平移
    void CGContextTranslateCTM(CGContextRefc, CGFloattx, CGFloatty)

6.Quardz2D的内存管理（前提：你直接使用Core Graphics的API）

• ① 使用含有“Create”或“Copy”的函数创建的对象，使用完后必须释放，否则将导致内存泄露。使用不含有“Create”或“Copy”的函数获取的对象，则不需要释放
• ② 如果retain了一个对象，不再使用时，需要将其release掉
  可以使用Quartz 2D的函数来指定retain和release一个对象。
  例如，如果创建了一个CGColorSpace对象，
  则使用函数CGColorSpaceRetain 和CGColorSpaceRelease来retain和release对象。
  ③也可以使用Core Foundation的CFRetain和CFRelease。注意不能传递NULL值给这些函数
  ④CGPathCreateMutable方法返回的路径是一个Core Fundation Object而这并不在ARC的管理范围之内 所以需要手动释放对象
  即：
  CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
  。。。。。。。。。
  CGPathRelease(path);

7.UIKit框架绘图（输出目标随你定）

• 绘制基本线条
  ①画路径 ： UIBezierPath
  设置起始点 : moveToPoint:
  添加一根线到某个点: addLineToPoint
  ② 绘图 ：
  <1> fill : 填充,默认是黑色
  <2> stroke :空心拼接

• 注意：
  CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
  CGContextStrokePath(ctx);
  等于如下：
  [path stroke]; => 如果用UIKit框架，都可以不用自己写获得当前上下文
  [path fill] 等于 CGContextFillPath(ctx);

• 绘制文字或图片
  利用：drawAtPoint或者drawInRect
  区别：

• 绘制文字时：
  drawAtPoint: 不会换行
  drawInRect: 会换行.

• 绘制图片时：
  drawAtPoint:绘制是图片的原始大小.
  drawInRect: 绘制的图片大小为指定的rect区域，一般会拉伸

• 拓展：
  ①画图片时指定裁剪范围必须在绘制之前设置。（超出裁剪范围的内容不显示）
  例如：UIRectClip(CGRectMake(20, 20, 50, 50)); //相对于rect坐标系
  ②画文字时指定文字，字体，颜色，描边等属性 用字典去包装
  例如：

  NSString *text = @“哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈”;
  NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
  //文字字体
  dict[NSFontAttributeName] = [UIFont systemFontOfSize:30];
  //颜色
  dict[NSForegroundColorAttributeName] = [UIColor redColor];
  //描边
  dict[NSStrokeColorAttributeName] = [UIColor blueColor];
  dict[NSStrokeWidthAttributeName] = @1;
   //阴影
  NSShadow *shadow = [[NSShadow alloc] init];
  //设置阴影的偏移量
  shadow.shadowOffset = CGSizeMake(-20, -10);
  shadow.shadowColor = [UIColor greenColor];
  shadow.shadowBlurRadius = 3.0;
  dict[NSShadowAttributeName] = shadow;
  
  [text drawInRect:rect withAttributes:dict];
  

8.UIKit框架实现基本线条UIBezierPath常用方法：

• 画圆 => 圆角矩形
  => + (instancetype)bezierPathWithRoundedRect:(CGRect)rect cornerRadius:(CGFloat)cornerRadius;

• 画矩形
  => + (instancetype)bezierPathWithRect:(CGRect)rect;
  => + (instancetype)bezierPathWithRoundedRect:(CGRect)rect cornerRadius:(CGFloat)cornerRadius; //圆角矩形

• 画椭圆 => 圆
  => + (instancetype)bezierPathWithOvalInRect:(CGRect)rect;

• 画弧线 => 可以画圆 => 画饼状图(几个不同颜色的弧度凑成一个圆)
  => + (instancetype)bezierPathWithArcCenter:(CGPoint)center radius:(CGFloat)radius startAngle:(CGFloat)startAngle endAngle:(CGFloat)endAngle clockwise:(BOOL)clockwise;
  注：
  ①开始角度和结束角度均为弧度 ，默认设置起始点弧度：X轴水平向右为0弧度，顺时针递增，x轴上面为负，下面为正
  ②clockwise:是否为顺时针

• 画曲线
  => - (void)addQuadCurveToPoint:(CGPoint)endPoint controlPoint:(CGPoint)controlPoint;

9.UIView的setNeedsDisplay和setNeedsLayout方法区别

1、首先两个方法都是异步执行的。
2、setNeedsDisplay：会调用自动调用drawRect方法，这样可以拿到UIGraphicsGetCurrentContext，就可以画画了。
3、setNeedsLayout：会默认调用layoutSubViews，就可以处理子视图中的一些数据。
总结：setNeedsDisplay方便绘图，而setNeedsLayout方便出来数据。