iOS学习笔记--Quartz2D

Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统。

Quartz 2D能完成的工作：

1. 绘制图形 : 线条\三角形\矩形\圆\弧等
2. 绘制文字
3. 绘制\生成图片(图像)
4. 读取\生成PDF
5. 截图\裁剪图片
6. 自定义UI控件等

为了便于搭建美观的UI界面，iOS提供了UIKit框架，里面有各种各样的UI控件，利用UIKit框架提供的控件，能搭建和现实一些简单、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）。

图形上下文

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

图形上下文的作用：

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）（输出目标可以是PDF文件、Bitmap或者显示器的窗口上）
3. 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

图形上下文 Quartz2D提供了几种类型的Graphics Context

Bitmap Graphics Context
PDF Graphics Context
Window Graphics Context
Layer Graphics Context
Printer Graphics Context

自定义view

利用Quartz2D绘制东西到view上:

1. 要有图形上下文，因为它能保存绘图信息，并且决定着绘制到什么地方去

2. 那个图形上下文必须跟view相关联，才能将内容绘制到view上面

自定义view的步骤

1. 新建一个类，继承自UIView
2. 实现- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，然后在这个方法中取得跟当前view相关联的图形上下文绘制相应的图形内容，利用图形上下文将绘制的所有内容渲染显示到view上面

drawRect:

1. 为什么要实现drawRect:方法才能绘图到view上？
   因为在drawRect:方法中才能取得跟view相关联的图形上下文

2. drawRect:方法在什么时候被调用？
   当view第一次显示到屏幕上时（被加到UIWindow上显示出来）
   调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时。

Quartz2D的API是纯C语言的，Quartz2D的API来自于Core Graphics框架。数据类型和函数基本都以CG作为前缀如：CGContextRef、CGPathRef、CGContextStrokePath(ctx)。

在drawRect:方法中取得上下文后，就可以绘制东西到view上。View内部有个layer（图层）属性，drawRect:方法中取得的是一个Layer Graphics Context，因此，绘制的东西其实是绘制到view的layer上去了。View之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer。

Quartz2D绘图的代码步骤

1. 获得图形上下文
CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

2. 拼接路径（下面代码是搞一条线段）
CGContextMoveToPoint(ctx, 10, 10);
CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 100);

3. 绘制路径
CGContextStrokePath(ctx); // CGContextFillPath(ctx);

常用路径函数

//新建一个起点
void CGContextMoveToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)

//添加新的线段到某个点
void CGContextAddLineToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)

//添加一个矩形
void CGContextAddRect(CGContextRef c, CGRect rect)

//添加一个椭圆
void CGContextAddEllipseInRect(CGContextRef context, CGRect rect)

//添加一个圆弧
void CGContextAddArc(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y,
  CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat endAngle, int clockwise)
//一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的
//Mode参数决定绘制的模式
void CGContextDrawPath(CGContextRef c, CGPathDrawingMode mode)

//绘制空心路径
void CGContextStrokePath(CGContextRef c)

//绘制实心路径
void CGContextFillPath(CGContextRef c)

如，画一条线：

- (void)drawRect:(CGRect)rect 
{
       //获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    //创建路径
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
    
    //绘制路径
    CGPathMoveToPoint(path, NULL, 50, 50);
    
    CGPathAddLineToPoint(path, NULL, 100,100);
    //添加路径至上下文
    CGContextAddPath(ctx, path);
    //渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);
}

绘制曲线：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    //绘制曲线 
    // 获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    // 描述路径
    // 设置起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 50, 50);
    // cpx:控制点的x
    CGContextAddQuadCurveToPoint(ctx, 150, 20, 250, 50);
    // 渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);
}

常见属性使用：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
     // 获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    // 描述路径
    //起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 50, 50);
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 50);
    // 设置起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 80, 60);
    // 默认下一根线的起点就是上一根线终点
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 200);
    // 设置绘图状态,一定要在渲染之前
    // 颜色
    [[UIColor redColor] setStroke];
    // 线宽
    CGContextSetLineWidth(ctx, 5);
    // 设置连接样式
    CGContextSetLineJoin(ctx, kCGLineJoinBevel);
    // 设置顶角样式
    CGContextSetLineCap(ctx, kCGLineCapRound);
    // 渲染上下文
    CGContextStrokePath(ctx);
}

图形上下文栈的操作

1. 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)
2. 将栈顶的上下文出栈,替换掉当前的上下文
   void CGContextRestoreGState(CGContextRef c)

感觉有点类似Android中的canvas.save()与canvas.restore();

矩阵操作

利用矩阵操作，能让绘制到上下文中的所有路径一起发生变化

1. 缩放
   void CGContextScaleCTM(CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy)
2. 旋转
   void CGContextRotateCTM(CGContextRef c, CGFloat angle)
3. 平移
   void CGContextTranslateCTM(CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty)

感觉可以和Android中canvas.scale()、canvas.translate()、canvas.rotate()相比较，将当前上下文进行缩放旋转和平移操作。

实现案例：

1、图片水印：
实现方式：利用Quartz2D，将水印（文字、LOGO）画到图片的右下角

开启一个基于位图的图形上下文
void UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSize size, BOOL opaque, CGFloat scale)

从上下文中取得图片（UIImage）
UIImage* UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

结束基于位图的图形上下文
void UIGraphicsEndImageContext();

 // 加载图片
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"阿狸"];
    
    // 0.获取上下文，之前的上下文都是在view的drawRect方法中获取（跟View相关联的上下文layer上下文）
    // 目前我们需要绘制图片到新的图片上，因此需要用到位图上下文
    
    // 怎么获取位图上下文,注意位图上下文的获取方式跟layer上下文不一样。位图上下文需要我们手动创建。
    
    // 开启一个位图上下文，注意位图上下文跟view无关联，所以不需要在drawRect.
    // size:位图上下文的尺寸（新图片的尺寸）
    // opaque: 不透明度 YES：不透明 NO:透明，通常我们一般都弄透明的上下文
    // scale:通常不需要缩放上下文，取值为0，表示不缩放
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);
    // 1.绘制原生的图片
    [image drawAtPoint:CGPointZero];
 
    // 2.给原生的图片添加文字
    NSString *str = @"MrZk";
    
    // 创建字典属性
    NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
    dict[NSForegroundColorAttributeName] = [UIColor redColor];
    dict[NSFontAttributeName] = [UIFont systemFontOfSize:20];
    
    [str drawAtPoint:CGPointMake(200, 528) withAttributes:dict];
    
    // 3.生成一张图片给我们,从上下文中获取图片
    UIImage *imageWater = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    
    // 4.关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();
    _imageView.image = imageWater;

2、 图片裁剪

- (void)clipImage
{
    // 0.加载图片
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"阿狸头像"];
    
    // 1.开启位图上下文，跟图片尺寸一样大
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);
    
    // 2.设置圆形裁剪区域，正切与图片
    // 2.1创建圆形的路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height)];
    
    // 2.2把路径设置为裁剪区域
    [path addClip];
    
    // 3.绘制图片
    [image drawAtPoint:CGPointZero];
    
    // 4.从上下文中获取图片
    UIImage *clipImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    
    // 5.关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();
    
    _imageView.image = clipImage;
}

3、屏幕截屏

// 开启位图上下文
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(view.bounds.size, NO, 0);
    
    // 获取上下文
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    // 把控件上的图层渲染到上下文,layer只能渲染
    [view.layer renderInContext:ctx];
    
    // 生成一张图片
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    
    // 关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();

4、图片擦除

// 获取当前点
    CGPoint curP = [pan locationInView:self.view];
    
    // 获取擦除的矩形范围
    CGFloat wh = 100;
    CGFloat x = curP.x - wh * 0.5;
    CGFloat y = curP.y - wh * 0.5;
    
    CGRect rect = CGRectMake(x, y, wh, wh);
    
    // 开启上下文
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.view.bounds.size, NO, 0);
    
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    
    // 控件的layer渲染上去
    [_imageView.layer renderInContext:ctx];
    
    // 擦除图片
    CGContextClearRect(ctx, rect);
    
    // 生成一张图片
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    
    _imageView.image = image;
    
    // 关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();