PNChart源码解析
2017-02-09 本文已影响3871人
J_Knight_
一. 框架介绍
PNChart是国内开发者开发的iOS图表框架，现在已经7900多颗star了。它涵盖了折线图，饼图，散点图等图表。图表的可定制性很高，而且UI设计简洁大方。
该框架分为两层：视图层和数据层。视图层里有两层继承关系，第一层是所有类型图表的父类PNGenericChart,第二层就是所有类型的图表。提供一张图来直观感受一下：
层级图
在这张图里，需要注意以下几点：
- 带箭头的线和不带箭头的线的区别。
-
Data类对应图表的一组数据，因为当前类型的图表支持多组数据（例如：饼状图没有Data类，因为饼状图没有多组数据，而折线图LineChart是支持多组数据的，所以有Data类。 -
Item类负责将传入图表的某个真实值转化为图表中显示的值，具体做法会在下文详细讲解。 -
BarChart类里面的每一根柱子都是PNBar的实例（该类型的图表不在本篇讲解的范围之内）。
今天就来介绍一下该框架里的折线图。一旦学会了折线图的绘制，了解了绘图原理，那么其他类型的图表就可以触类旁通。
上文提到过，该框架的折线图是支持多组数据的，也就是在同一张图表上显示多条折线。先带大家看一下效果图：
折线图
折线图在效果上还是很简洁美观的（并支持动画效果），如果现在的你还不知道如何使用CAShapeLayer和UIBezierPath画图并附加动画效果，那么本篇源码解析非常适合你。
阅读本文之后，你可以掌握有关图形绘制的相关知识，也可以掌握自定义各种图形（UIView）的方法，而且你也应该有能力作出这样的图表，甚至更好！
在开始讲解之前，我先粗略介绍一下利用CAShapeLayer画图的过程。这个过程有三个大前提：
- 因为
UIView是对CALayer的封装，所以我们可以通过改变UIView所持有的layer属性来直接改变UIView的显示效果。 -
CAShapeLayer是CALayer的子类。 -
CAShapeLayer的使用是依赖于UIBezierPath的。UIBezierPath就是“路径”，可以理解为形状。不难理解，想象一下，如果我们想画一个图形，那么这个图形的形状（包括颜色）是必不可少的，而这个角色，就需要UIBezierPath来充当。
那么了这三个大前提，我们就可以知道如何画图了：
- 实例化一个
UIBezierPath，并赋给CAShapeLayer实例的path属性。 - 将这个
CAShapeLayer的实例添加到UIView的layer上。
简单的代码演示上述过程：
UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
...自定义path...
CAShapeLayer *shapLayer = [CAShapeLayer alloc] init];
shapLayer.path = path;
[self.view.layer addSubLayer:shapeLayer];
现在大致了解了画图的过程，我们来看一下该框架的作者是如何实现一个折线图的吧！
二. 源码解析
首先看一下整个绘制折线图的步骤：
- 图表的初始化。
- 获取横轴和纵轴的数据。
- 计算折线上所有拐点的x，y值。
- 计算每个拐点中间的圆圈的贝塞尔曲线（UIBezierPath）。
- 生成每个拐点上面的Label（可有可无）。
- 计算每条线段的贝塞尔曲线（UIBezierPath）。
- 将上面得到的贝塞尔曲线赋给每条线段和圆圈的layer（CAShapeLayer）。
- 绘制所有折线（所有线段+所有圆圈）。
- 添加动画(可有可无)。
- 绘制x，y坐标轴。
在集合代码具体讲解之前，我们要清楚三点（非常非常重要）：
- 此折线图框架是可以设置拐点的样式的:可以设置为没有样式，也可以设置有样式：圆圈，方块，三角形。
- 如果没有样式，则是简单的线段与线段的连接，在拐点处没有任何其他控件。
- 如果是有样式的，那么这条折线里的每条线段（在本篇文章里统一说成线段）之间是分离的，因为线段中间有一个拐点控件。本篇文章介绍的是圆圈样式（如上图所示，拐点控件是一个圆圈）。
- 上文提到过，该折线图框架可以在一张图表里同时显示多条折线，也就是可以设置多组数据（一条折线对应一组数据）。因此，上面的3，4，5，6，7项都是用各自不同的一个数组保存的，数组里的每一个元素对应一条折线的数据。
- 既然同一个张图表可以显示多条折线：
- 那么有些属性就是这些折线共有的，比如横坐标的value，这些属性保存在
PNLineChart的实例里面。 - 有些属性是每条折线私有的，比如每条折线的颜色，纵坐标value等等，这些属性保存在
PNLineChartData里面。每一条折线对应一个PNLineChartData实例。这些实例汇总到一个数组里面，这个数组由PNLineChart的实例管理。
在充分了解了这三点之后，我们结合一下代码来看一下具体的实现：
1. 图表的初始化
- (id)initWithFrame:(CGRect)frame {
self = [super initWithFrame:frame];
if (self) {
[self setupDefaultValues];
}
return self;
}
- (void)setupDefaultValues {
[super setupDefaultValues];
...
//四个内边距
_chartMarginLeft = 25.0;
_chartMarginRight = 25.0;
_chartMarginTop = 25.0;
_chartMarginBottom = 25.0;
...
//真正绘制图表的画布（CavanWidth）的宽高
_chartCavanWidth = self.frame.size.width - _chartMarginLeft - _chartMarginRight;
_chartCavanHeight = self.frame.size.height - _chartMarginBottom - _chartMarginTop;
...
}
上面这段代码我刻意省去了其他一些基本的设置，突出了图表布局的设置。
布局的设置是图表绘制的前提，因为在最开始的时候，就应该计算出“画布”，也就是图表内容（不包括坐标轴和坐标label）的具体大小和位置（内边距以内的部分）。
在这里，我们需要获取真正绘制图表的画布的宽高(
_chartCavanWidth和_chartCavanHeight)。而且，要留意的是_chartMarginLeft在将来是要用作y轴Label的宽度，而_chartMarginBottom在将来是要用作x轴Label的高度的。
用一张图直观看一下：
整个控件的大小和画布的大小
2. 获取横轴和纵轴的数据
现在画布的位置和大小确定了，我们可以来看一下折线图是怎么画的了。
整个图表的绘制都基于三组数据（也可以是两组，为什么是两组，我稍后会给出解释），在讲解该框架是如何利用这些数据之前，我们来看一下这些数据是如何传进图表的：
...
//设置x轴的数据
[self.lineChart setXLabels:@[@"SEP 1", @"SEP 2", @"SEP 3", @"SEP 4", @"SEP 5", @"SEP 6", @"SEP 7"]];
//设置y轴的数据
[self.lineChart setYLabels:@[
@"0",@"50",@"100",@"150",@"200",@"250",@"300",
]
];
// Line Chart
//设置每个点的y值
NSArray *dataArray = @[@0.0, @180.1, @26.4, @202.2, @126.2, @167.2, @276.2];
PNLineChartData *data = [PNLineChartData new];
data.pointLabelColor = [UIColor blackColor];
data.color = PNTwitterColor;
data.alpha = 0.5f;
data.itemCount = dataArray.count;
data.inflexionPointStyle = PNLineChartPointStyleCircle;
//这个block的作用是将上面的dataArray里的每一个值传给line chart。
data.getData = ^(NSUInteger index) {
CGFloat yValue = [dataArray[index] floatValue];
return [PNLineChartDataItem dataItemWithY:yValue];
};
//因为只有一条折线，所以只有一组数据
self.lineChart.chartData = @[data];
//绘制图表
[self.lineChart strokeChart];
//设置代理，响应点击
self.lineChart.delegate = self;
[self.view addSubview:self.lineChart];
上面的代码我可以略去了很多多余的设置，目的是突出图表数据的设置。
不难看出，这里有三个数据传给了lineChart：
1.x轴的数据：
[self.lineChart setXLabels:@[@"SEP 1", @"SEP 2", @"SEP 3", @"SEP 4", @"SEP 5", @"SEP 6", @"SEP 7"]];
这段代码调用之后，实现了：
- 根据传入的xLabel数组里元素的数量，内容宽度(
_chartCavanWidth)和下边距（_chartMarginBottom），计算每个xlabel的size。- 根据xLabel所需要展示的内容(
NSString)和宽度，实例化所有的xLabel（包括内容，位置）并显示出来，最后保存在_xChartLabels里面。
2.y轴的数据：
[self.lineChart setYLabels:@[
@"0",@"50",@"100",@"150",@"200",@"250",@"300",
]
];
这段代码调用之后，实现了：
- 根据传入的yLabel数组里元素的数量，内容高度(
_chartCavanHeight)和左边距(_chartMarginLeft)，计算出每个ylabel的size。- 根据xLabel所需要展示的内容(
NSString)和宽度，实例化所有的yLabel（包括内容，位置）并显示出来，最后保存在_yChartLabels里面。
3.一条折线上每个点的实际值：
NSArray *dataArray = @[@0.0, @180.1, @26.4, @202.2, @126.2, @167.2, @276.2];
data.getData = ^(NSUInteger index) {
CGFloat yValue = [dataArray[index] floatValue];
return [PNLineChartDataItem dataItemWithY:yValue];
};
self.lineChart.chartData = @[data];
着重讲一下block：为什么不直接把这个数组(
dataArray)作为line chart的属性传进去呢？我认为作者是想提供一个接口给用户一个自己转化y值的机会。
像上文所说的，这里1，2是属于
lineChart的数据，它适用于这张图表上所有的折线的。而3是属于某一条折线的。
现在回答一下为什么可以只传入两组数据：因为y轴数据可以由每个点的实际值数组得出。可以简单想一下，我们可以获取这些真实值里面的最大值，然后将它n等分，就自然得到了y轴数据了。
我们已经布局了x轴和y轴的所有label，现在开始真正计算图表的数据了。
注意：下面要介绍的3，4，5，6项都是在同一方法中计算出来，为了避免代码过长，我将每个部分分解开来做出解释。因为在同一方法里，所以这些涉及到for循环的语句是一致的。
整个图表的绘制都是依赖于数据的处理，所以3，4，5，6项也是理解该框架的一个关键！
首先，我们需要计算每个数据点（拐点）的准确位置：
3. 计算折线上所有拐点的x，y值。
//遍历图表里每条折线
//还记得chartData属性么？它是用来保存多组折线的数据的，在这里只有一个折线，所以这个循环只循环一次）
for (NSUInteger lineIndex = 0; lineIndex < self.chartData.count; lineIndex++) {
//保存每条折线上的所有点的CGPoint
NSMutableArray *linePointsArray = [[NSMutableArray alloc] init];
//遍历每条折线里的每个点
for (NSUInteger i = 0; i < chartData.itemCount; i++) {
//传入index，获取y值(调用的是上文提到的block)
yValue = chartData.getData(i).y;
//当前点的x： _chartMarginLeft + _xLabelWidth / 2.0为0坐标，每多一个点就多一个_xLabelWidth
int x = (int) (i * _xLabelWidth + _chartMarginLeft + _xLabelWidth / 2.0);
//当前点的y：根据当前点的值和当前点所在的数组里的最大值的比例 以及 图表的总高度，算出当前点在图表里的y坐标
int y = (int)[self yValuePositionInLineChart:yValue];
//保存所有拐点的坐标
[linePointsArray addObject:[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(x, y)]];
}
//保存多条折线的CGPoint（这里只有一条折线，所以该数组只有一个元素）
[pathPoints addObject:[linePointsArray copy]];
}
在这里需要注意两点：
- 这里的
pathPoints对应的是lineChart的_pathPoints属性。它是一个二维数组，保存每条折线上所有点的CGPoint。- y值的计算：是需要从y的真实值转化为这个拐点在图表里的y坐标，转化方法的实现(仔细看几遍就懂了)：
- (CGFloat)yValuePositionInLineChart:(CGFloat)y {
CGFloat innerGrade;//真实的最大值与最小值的差 与 当前点与最小值的差 的比值
if (!(_yValueMax - _yValueMin)) {
//特殊情况：当_yValueMax和_yValueMin相等的时候
innerGrade = 0.5;
} else {
innerGrade = ((CGFloat) y - _yValueMin) / (_yValueMax - _yValueMin);
}
//innerGrade 与画布的高度（_chartCavanHeight）相乘，就能得出在画布中的高度
return _chartCavanHeight - (innerGrade * _chartCavanHeight) - (_yLabelHeight / 2) + _chartMarginTop;
}
4. 计算每个拐点中间的圆圈的贝塞尔曲线（UIBezierPath）
//遍历图表里每条折线
for (NSUInteger lineIndex = 0; lineIndex < self.chartData.count; lineIndex++) {
//每条折线所有圆圈的贝塞尔曲线
UIBezierPath *pointPath = [UIBezierPath bezierPath];
//inflexionWidth默认是6,是两个线段中间的距离（因为中间有一个圈圈，所以需要定一个距离）
CGFloat inflexionWidth = chartData.inflexionPointWidth;
//遍历每条折线里的每个点
for (NSUInteger i = 0; i < chartData.itemCount; i++) {
//1. 计算圆圈的rect：已当前点为中心，以inflexionWidth为半径
CGRect circleRect = CGRectMake(x - inflexionWidth / 2, y - inflexionWidth / 2, inflexionWidth, inflexionWidth);
//2. 计算圆圈的中心：由圆圈的x，y和inflexionWidth算出
CGPoint circleCenter = CGPointMake(circleRect.origin.x + (circleRect.size.width / 2), circleRect.origin.y + (circleRect.size.height / 2));
//3. 绘制
//3.1 移动到圆圈的右中部
[pointPath moveToPoint:CGPointMake(circleCenter.x + (inflexionWidth / 2), circleCenter.y)];
//3.2 画线（圆形）
[pointPath addArcWithCenter:circleCenter radius:inflexionWidth / 2 startAngle:0 endAngle:(CGFloat) (2 * M_PI) clockwise:YES];
}
//保存到pointsPath数组里
[pointsPath insertObject:pointPath atIndex:lineIndex];
}
在这里，
pointsPath对应的是lineChart的_pointsPath属性。它是一个一维数组，保存每条折线上的圆圈贝塞尔曲线（UIBezierPath）。
5. 生成每个拐点上面的Label（可有可无）
//遍历图表里每条折线
for (NSUInteger lineIndex = 0; lineIndex < self.chartData.count; lineIndex++) {
//遍历每条折线里的每一段
for (NSUInteger i = 0; i < chartData.itemCount; i++) {
if (chartData.showPointLabel) {
[gradePathArray addObject:[self createPointLabelFor:chartData.getData(i).rawY pointCenter:circleCenter width:inflexionWidth withChartData:chartData]];
}
}
}
注意，在这里，这些label的实现是通过一个
CATextLayer实现的，并不是生成一个个Label放在数组里保存，具体实现方法如下：
- (CATextLayer *)createPointLabelFor:(CGFloat)grade pointCenter:(CGPoint)pointCenter width:(CGFloat)width withChartData:(PNLineChartData *)chartData {
//grade：提供textLayer显示的数值
//pointCenter：根据pointCenter算出textLayer的x，y
//width：根据width得到textLayer的总宽度
//chartData：获取chartData里保存的textLayer上应该保存的字体大小和颜色
CATextLayer *textLayer = [[CATextLayer alloc] init];
[textLayer setAlignmentMode:kCAAlignmentCenter];
//设置textLayer的背景色
[textLayer setForegroundColor:[chartData.pointLabelColor CGColor]];
[textLayer setBackgroundColor:self.backgroundColor.CGColor];
//设置textLayer的字体大小和颜色
if (chartData.pointLabelFont != nil) {
[textLayer setFont:(__bridge CFTypeRef) (chartData.pointLabelFont)];
textLayer.fontSize = [chartData.pointLabelFont pointSize];
}
//设置textLayer的高度
CGFloat textHeight = (CGFloat) (textLayer.fontSize * 1.1);
CGFloat textWidth = width * 8;
CGFloat textStartPosY;
textStartPosY = pointCenter.y - textLayer.fontSize;
[self.layer addSublayer:textLayer];
//设置textLayer的文字显示格式
if (chartData.pointLabelFormat != nil) {
[textLayer setString:[[NSString alloc] initWithFormat:chartData.pointLabelFormat, grade]];
} else {
[textLayer setString:[[NSString alloc] initWithFormat:_yLabelFormat, grade]];
}
//设置textLayer的位置和scale（1x，2x，3x）
[textLayer setFrame:CGRectMake(0, 0, textWidth, textHeight)];
[textLayer setPosition:CGPointMake(pointCenter.x, textStartPosY)];
textLayer.contentsScale = [UIScreen mainScreen].scale;
return textLayer;
}
6. 计算每条线段的贝塞尔曲线（UIBezierPath）
//遍历图表里每条折线
for (NSUInteger lineIndex = 0; lineIndex < self.chartData.count; lineIndex++) {
//每一条线段的贝塞尔曲线（UIBezierPath），用数组装起来
NSMutableArray<UIBezierPath *> *progressLines = [NSMutableArray new];
//chartPath（二维数组）：保存所有折线上所有线段的贝塞尔曲线。现在只有一条折线，所以只有一个元素
[chartPath insertObject:progressLines atIndex:lineIndex];
//progressLinePaths的每个元素是一个字典，字典里存放每一条线段的端点（from，to）
NSMutableArray<NSDictionary<NSString *, NSValue *> *> *progressLinePaths = [NSMutableArray new];
int last_x = 0;
int last_y = 0;
//遍历每条折线里的每一段
for (NSUInteger i = 0; i < chartData.itemCount; i++) {
if (i > 0) {
//x，y的算法参考上文第三项
// 计算index为0以后的点的位置
float distance = (float) sqrt(pow(x - last_x, 2) + pow(y - last_y, 2));
float last_x1 = last_x + (inflexionWidth / 2) / distance * (x - last_x);
float last_y1 = last_y + (inflexionWidth / 2) / distance * (y - last_y);
float x1 = x - (inflexionWidth / 2) / distance * (x - last_x);
float y1 = y - (inflexionWidth / 2) / distance * (y - last_y);
//当前线段的端点
from = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(last_x1, last_y1)];
to = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(x1, y1)];
if(from != nil && to != nil) {
//保存每一段的端点
[progressLinePaths addObject:@{@"from": from, @"to":to}];
//保存所有的端点
[lineStartEndPointsArray addObject:from];
[lineStartEndPointsArray addObject:to];
}
//保存所有折点的坐标
[linePointsArray addObject:[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(x, y)]];
//将当前的x转化为下一个点的last_x（y也一样）
last_x = x;
last_y = y;
}
}
//pointsOfPath：保存所有折线里的所有线段两端的端点
[pointsOfPath addObject:[lineStartEndPointsArray copy]];
//根据每一条线段的两个端点，成生每条线段的贝塞尔曲线
for (NSDictionary<NSString *, NSValue *> *item in progressLinePaths) {
NSArray<NSDictionary *> *calculatedRanges =
...
for (NSDictionary *range in calculatedRanges) {
UIBezierPath *currentProgressLine = [UIBezierPath bezierPath];
[currentProgressLine moveToPoint:[range[@"from"] CGPointValue]];
[currentProgressLine addLineToPoint:[range[@"to"] CGPointValue]];
[progressLines addObject:currentProgressLine];
}
}
}
7. 将上面得到的贝塞尔曲线赋给每条线段和圆圈的layer（CAShapeLayer）。
7.1 所有线段的layer：
- (void)populateChartLines {
//遍历每条线段
for (NSUInteger lineIndex = 0; lineIndex < self.chartData.count; lineIndex++) {
NSArray<UIBezierPath *> *progressLines = self.chartPath[lineIndex];
...
//_chartLineArray:二维数组，装载每个chartData对应的一个数组。这个数组的元素是这一条折线上所有线段对应的CAShapeLayer
[self.chartLineArray[lineIndex] removeAllObjects];
NSUInteger progressLineIndex = 0;;
//遍历含有UIBezierPath对象元素的数组。在每个循环里新建一个CAShapeLayer对象，将UIBezierPath赋给它。
for (UIBezierPath *progressLinePath in progressLines) {
PNLineChartData *chartData = self.chartData[lineIndex];
CAShapeLayer *chartLine = [CAShapeLayer layer];
...
//将当前线段的UIBezierPath赋给当前线段的CAShapeLayer
chartLine.path = progressLinePath.CGPath;
//添加layer
[self.layer addSublayer:chartLine];
//保存当前线段的layer
[self.chartLineArray[lineIndex] addObject:chartLine];
progressLineIndex++;
}
}
}
7.2 所有圆圈的layer：
- (void)recreatePointLayers {
-
for (PNLineChartData *chartData in _chartData) {
// create as many chart line layers as there are data-lines
[self.chartLineArray addObject:[NSMutableArray new]];
// create point
CAShapeLayer *pointLayer = [CAShapeLayer layer];
pointLayer.strokeColor = [[chartData.color colorWithAlphaComponent:chartData.alpha] CGColor];
pointLayer.lineCap = kCALineCapRound;
pointLayer.lineJoin = kCALineJoinBevel;
pointLayer.fillColor = nil;
pointLayer.lineWidth = chartData.lineWidth;
[self.layer addSublayer:pointLayer];
[self.chartPointArray addObject:pointLayer];
}
}
注意，这里并没有将所有圆圈的
UIBezierPath赋给对应的layer，而是在下一步，绘图的时候做的。
8.绘制所有折线（所有线段+所有圆圈）&& 9. 添加动画
- (void)strokeChart {
...
// 绘制所有折线（所有线段+所有圆圈）
// 遍历所有折线
for (NSUInteger lineIndex = 0; lineIndex < self.chartData.count; lineIndex++) {
PNLineChartData *chartData = self.chartData[lineIndex];
//当前折线的所有线段的CAShapeLayer
NSArray<CAShapeLayer *> *chartLines =self.chartLineArray[lineIndex];
//当前折线的所有圆圈的CAShapeLayer
CAShapeLayer *pointLayer = (CAShapeLayer *) self.chartPointArray[lineIndex];
//开始绘制折线
UIGraphicsBeginImageContext(self.frame.size);
...
//当前折线的所有线段的UIBezierPath
NSArray<UIBezierPath *> *progressLines = _chartPath[lineIndex];
//当前折线的所有圆圈的UIBezierPath
UIBezierPath *pointPath = _pointPath[lineIndex];
//7.2将圆圈的UIBezierPath赋给了圆圈的CAShapeLayer
pointLayer.path = pointPath.CGPath;
//添加动画
[CATransaction begin];
for (NSUInteger index = 0; index < progressLines.count; index++) {
CAShapeLayer *chartLine = chartLines[index];
//chartLine strokeColor is already set. no need to override here
[chartLine addAnimation:self.pathAnimation forKey:@"strokeEndAnimation"];
chartLine.strokeEnd = 1.0;
}
// if you want cancel the point animation, comment this code, the point will show immediately
if (chartData.inflexionPointStyle != PNLineChartPointStyleNone) {
[pointLayer addAnimation:self.pathAnimation forKey:@"strokeEndAnimation"];
}
//提交动画
[CATransaction commit];
...
//绘制完毕
UIGraphicsEndImageContext();
}
[self setNeedsDisplay];
}
这里要注意两点：
1.如果想给layer添加动画，只需要实例化一个animation（在这里是
CABasicAnimation）并调用layer的addAnimation:方法即可。我们看一下关于CABasicAnimation的实例化代码：
- (CABasicAnimation *)pathAnimation {
if (self.displayAnimated && !_pathAnimation) {
_pathAnimation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"strokeEnd"];
//持续时间
_pathAnimation.duration = 1.0;
//类型
_pathAnimation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
_pathAnimation.fromValue = @0.0f;
_pathAnimation.toValue = @1.0f;
}
if(!self.displayAnimated) {
_pathAnimation = nil;
}
return _pathAnimation;
}
2.在这里调用了
setNeedsDisplay方法之后，会调用drawRect：方法，在这个方法里，完成了x，y坐标轴的绘制：
10.绘制x，y坐标轴
- (void)drawRect:(CGRect)rect {
//绘制坐标轴和背景竖线
if (self.isShowCoordinateAxis) {
CGFloat yAxisOffset = 10.f;
CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
UIGraphicsPopContext();
UIGraphicsPushContext(ctx);
CGContextSetLineWidth(ctx, self.axisWidth);
CGContextSetStrokeColorWithColor(ctx, [self.axisColor CGColor]);
CGFloat xAxisWidth = CGRectGetWidth(rect) - (_chartMarginLeft + _chartMarginRight) / 2;
CGFloat yAxisHeight = _chartMarginBottom + _chartCavanHeight;
// 绘制xy轴
CGContextMoveToPoint(ctx, _chartMarginBottom + yAxisOffset, 0);
CGContextAddLineToPoint(ctx, _chartMarginBottom + yAxisOffset, yAxisHeight);
CGContextAddLineToPoint(ctx, xAxisWidth, yAxisHeight);
CGContextStrokePath(ctx);
// 绘制y轴的箭头
CGContextMoveToPoint(ctx, _chartMarginBottom + yAxisOffset - 3, 6);
CGContextAddLineToPoint(ctx, _chartMarginBottom + yAxisOffset, 0);
CGContextAddLineToPoint(ctx, _chartMarginBottom + yAxisOffset + 3, 6);
CGContextStrokePath(ctx);
// 绘制x轴的箭头
CGContextMoveToPoint(ctx, xAxisWidth - 6, yAxisHeight - 3);
CGContextAddLineToPoint(ctx, xAxisWidth, yAxisHeight);
CGContextAddLineToPoint(ctx, xAxisWidth - 6, yAxisHeight + 3);
CGContextStrokePath(ctx);
//绘制x轴和y轴的label
if (self.showLabel) {
// 绘制x轴的小分割线
CGPoint point;
for (NSUInteger i = 0; i < [self.xLabels count]; i++) {
point = CGPointMake(2 * _chartMarginLeft + (i * _xLabelWidth), _chartMarginBottom + _chartCavanHeight);
CGContextMoveToPoint(ctx, point.x, point.y - 2);
CGContextAddLineToPoint(ctx, point.x, point.y);
CGContextStrokePath(ctx);
}
// 绘制y轴的小分割线
CGFloat yStepHeight = _chartCavanHeight / _yLabelNum;
for (NSUInteger i = 0; i < [self.xLabels count]; i++) {
point = CGPointMake(_chartMarginBottom + yAxisOffset, (_chartCavanHeight - i * yStepHeight + _yLabelHeight / 2));
CGContextMoveToPoint(ctx, point.x, point.y);
CGContextAddLineToPoint(ctx, point.x + 2, point.y);
CGContextStrokePath(ctx);
}
}
UIFont *font = [UIFont systemFontOfSize:11];
// 绘制y轴单位
if ([self.yUnit length]) {
CGFloat height = [PNLineChart sizeOfString:self.yUnit withWidth:30.f font:font].height;
CGRect drawRect = CGRectMake(_chartMarginLeft + 10 + 5, 0, 30.f, height);
[self drawTextInContext:ctx text:self.yUnit inRect:drawRect font:font color:self.yLabelColor];
}
// 绘制x轴的单位
if ([self.xUnit length]) {
CGFloat height = [PNLineChart sizeOfString:self.xUnit withWidth:30.f font:font].height;
CGRect drawRect = CGRectMake(CGRectGetWidth(rect) - _chartMarginLeft + 5, _chartMarginBottom + _chartCavanHeight - height / 2, 25.f, height);
[self drawTextInContext:ctx text:self.xUnit inRect:drawRect font:font color:self.xLabelColor];
}
}
//绘制竖线
if (self.showYGridLines) {
CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGFloat yAxisOffset = _showLabel ? 10.f : 0.0f;
CGPoint point;
//每一条竖线的跨度
CGFloat yStepHeight = _chartCavanHeight / _yLabelNum;
//颜色
if (self.yGridLinesColor) {
CGContextSetStrokeColorWithColor(ctx, self.yGridLinesColor.CGColor);
} else {
CGContextSetStrokeColorWithColor(ctx, [UIColor lightGrayColor].CGColor);
}
//绘制每一条竖线
for (NSUInteger i = 0; i < _yLabelNum; i++) {
//拿到起点
point = CGPointMake(_chartMarginLeft + yAxisOffset, (_chartCavanHeight - i * yStepHeight + _yLabelHeight / 2));
//将画笔移动到起点
CGContextMoveToPoint(ctx, point.x, point.y);
//设置线的属性
CGFloat dash[] = {6, 5};
CGContextSetLineWidth(ctx, 0.5);
CGContextSetLineCap(ctx, kCGLineCapRound);
CGContextSetLineDash(ctx, 0.0, dash, 2);
//设置这条线的终点
CGContextAddLineToPoint(ctx, CGRectGetWidth(rect) - _chartMarginLeft + 5, point.y);
//画线
CGContextStrokePath(ctx);
}
}
[super drawRect:rect];
}
到这里，一张完整的图表就可以画出来了。但是当前绘制的图表的折线都是直线，在上面还展示了一张曲线图。那么如果想绘制带有曲线的折线图应该怎么做呢？对，就是在贝塞尔曲线上下功夫。
当我们获取了所有线段的端点数组后，我们可以通过他们绘制弯曲的贝塞尔曲线（注意：该方法是对应上面对第6项的下半部分:生成每一个线段对贝塞尔曲线）：
//_showSmoothLines是用来控制是否绘制曲线折线的开关属性
if (self.showSmoothLines && chartData.itemCount >= 4) {
for (NSDictionary<NSString *, NSValue *> *item in progressLinePaths) {
...
for (NSDictionary *range in calculatedRanges) {
UIBezierPath *currentProgressLine = [UIBezierPath bezierPath];
CGPoint segmentP1 = [range[@"from"] CGPointValue];
CGPoint segmentP2 = [range[@"to"] CGPointValue];
[currentProgressLine moveToPoint:segmentP1];
CGPoint midPoint = [PNLineChart midPointBetweenPoint1:segmentP1 andPoint2:segmentP2];
//以每条线段以中间点为分割点，分成两组。每一组形成柔和的外凸曲线，而不是内凹
[currentProgressLine addQuadCurveToPoint:midPoint
controlPoint:[PNLineChart controlPointBetweenPoint1:midPoint andPoint2:segmentP1]];
[currentProgressLine addQuadCurveToPoint:segmentP2
controlPoint:[PNLineChart controlPointBetweenPoint1:midPoint andPoint2:segmentP2]];
[progressLines addObject:currentProgressLine];
[progressLineColors addObject:range[@"color"]];
}
}
}
注意一下生成弯曲的贝塞尔曲线的方法：controlPointBetweenPoint1:andPoint2:
//返回的点的x：是两点的中间；返回的点的y：与第二个点保持一致
+ (CGPoint)controlPointBetweenPoint1:(CGPoint)point1 andPoint2:(CGPoint)point2 {
//线段两端的中间点
CGPoint controlPoint = [self midPointBetweenPoint1:point1 andPoint2:point2];
//末端点 和 中间点y的差
CGFloat diffY = abs((int) (point2.y - controlPoint.y));
if (point1.y < point2.y)
//如果前端点更高
controlPoint.y += diffY;
else if (point1.y > point2.y)
//如果后端点更高
controlPoint.y -= diffY;
return controlPoint;
}
OK，这样一来，直线的曲线图还有曲线的曲线图就大概掌握了。不过还差一个东西，就是图表对点击的响应。
我们需要思考一下：既然一张图表里可以显示多条折线，所以，当手指点击图表上的点以后，应该同时返回两个数据：
- 点击了哪条折线上的这个点。
- 点击了这条折线上的哪个点。
该框架的作者很好地完成了这两个任务，我们来看一下他是如何实现的：
响应点击的代理方法
点击了哪条折线的判断
- (void)touchPoint:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
// Get the point user touched
UITouch *touch = [touches anyObject];
CGPoint touchPoint = [touch locationInView:self];
for (NSUInteger p = 0; p < _pathPoints.count; p++) {
NSArray *linePointsArray = _endPointsOfPath[p];
//遍历每个端点
for (NSUInteger i = 0; i < (int) linePointsArray.count - 1; i += 2) {
CGPoint p1 = [linePointsArray[i] CGPointValue];
CGPoint p2 = [linePointsArray[i + 1] CGPointValue];
// Closest distance from point to line
//触摸点到线段的距离
float distance = (float) fabs(((p2.x - p1.x) * (touchPoint.y - p1.y)) - ((p1.x - touchPoint.x) * (p1.y - p2.y)));
distance /= hypot(p2.x - p1.x, p1.y - p2.y);
//如果距离小于5，则判断为“点击了当前的线段”，剩下的工作是判断具体点击了哪一条线段
if (distance <= 5.0) {
// Conform to delegate parameters, figure out what bezier path this CGPoint belongs to.
NSUInteger lineIndex = 0;
for (NSArray<UIBezierPath *> *paths in _chartPath) {
for (UIBezierPath *path in paths) {
//如果当前点处于UIBezierPath曲线上
BOOL pointContainsPath = CGPathContainsPoint(path.CGPath, NULL, p1, NO);
if (pointContainsPath) {
//点击了某一条折线
[_delegate userClickedOnLinePoint:touchPoint lineIndex:lineIndex];
return;
}
}
lineIndex++;
}
}
}
}
}
点击了哪个点的判断
- (void)touchKeyPoint:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
// Get the point user touched
UITouch *touch = [touches anyObject];
CGPoint touchPoint = [touch locationInView:self];
for (NSUInteger p = 0; p < _pathPoints.count; p++) {
NSArray *linePointsArray = _pathPoints[p];
//遍历所有的点
for (NSUInteger i = 0; i < (int) linePointsArray.count - 1; i += 1) {
CGPoint p1 = [linePointsArray[i] CGPointValue];
CGPoint p2 = [linePointsArray[i + 1] CGPointValue];
//获取到前一点的距离和后一点的距离
float distanceToP1 = (float) fabs(hypot(touchPoint.x - p1.x, touchPoint.y - p1.y));
float distanceToP2 = (float) hypot(touchPoint.x - p2.x, touchPoint.y - p2.y);
float distance = MIN(distanceToP1, distanceToP2);
//如果较小的距离小于10，则判定为点击了某个点
if (distance <= 10.0) {
//点击了某一条折线上的某个点
[_delegate userClickedOnLineKeyPoint:touchPoint
lineIndex:p
pointIndex:(distance == distanceToP2 ? i + 1 : i)];
return;
}
}
}
}
这下就完整了，一个带有响应功能的图表就做好啦！
关于自定义UIView
这里只是将图表的layer加在了UIView的layer上，那如果想完全自定义view的话，只需将图表的layer完全赋给UIView的layer即可，这样一来，想要画出任意形状的UIView都可以。
三. 最后的话
关于图表的绘制，相对贝塞尔曲线与CALayer来说，数据的处理是一个比较麻烦的点。但是一旦学会了折线图的绘制，了解了绘图原理，那么其他类型的图表就可以触类旁通。
本篇文章已经同步到我个人博客：PNChart源码解析
欢迎来参观 ^^
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