簡介
上一篇用 Flutter 的 Canvas 畫點有趣的圖形我們介紹了使用 CustomPaint 繪制自定義形狀，可以看到有了圖形的平面繪制數學計算方法，我們可以畫出所需的形狀。本篇我們來介紹線條類圖形的繪制，并且結合 Animation 實現了常見的波浪動效。通過本篇，你可以了解到：
- 正弦曲線的繪制
- 利用兩條正弦曲線加上
Animation實現波浪動效 - 曲線的一般繪制方法
- 折線圖繪制
下面是最終實現的效果圖，接下來我們一項一項介紹。
正弦曲線繪制
對于正弦曲線，公式定義如下：
對于在屏幕繪制，由于屏幕的點都是離散的，因此實際就是對正弦曲線進行采樣，只要采樣間隔足夠密集，畫出來的效果肉眼上很難區分是離散點之間通過連線完成繪制的。因此，繪制正弦曲線其實就是將正弦曲線的點依次連起來就好了。下面是繪制的實現代碼，waveHeight是正弦曲線的振幅，這里我們一個屏幕寬度繪制一個周期，因此使用的是 2 * pi * i / size.width。
Path path = Path();
path.moveTo(0, center.height);
for (double i = 1; i < size.width; i += 1) {
path.lineTo(
i,
center.height +
waveHeight * sin(2 * pi * i / size.width + startAngle * pi * 4),
);
}
canvas.drawPath(path, paint);
波浪動效
觀察波浪動效，實際上是兩條正弦曲線，由于移動的速度不一樣，給人的感覺是向前涌動一樣。控制曲線的移動實際上可以在動畫過程中控制正弦曲線的起始角度，即公式中的θ變量來實現。我們的動畫控制變量 Animation<double>的變化范圍是0到1，為了保證動畫重復角度的連貫性，保持起始角度在一個動畫周期結束后保持一致即可，也就是動畫周期結束時要為2π的整數倍，這里我們一個設置了一條正弦取消的周期為4π，另一條是6π。起始角度的周期角度越大，給人感覺的移動速度會越快。下面是兩條正弦曲線的繪制代碼，這里的startAngle就是 Animation<double>對象在動畫過程中的值。這里需要注意一下，由于每次startAngle都會刷新，因此在 CustomPainter 的子類中，需要將 shouldRepaint 返回 true 以支持重繪，如果這個值返回是 false 的話就不會重新繪制。
void paint(Canvas canvas, Size size) {
var center = Size(size.width / 2, waveHeight * 2);
var paint1 = Paint()..color = Color(0xFF20B0FE);
paint1.strokeWidth = 1.0;
paint1.style = PaintingStyle.stroke;
var paint2 = Paint()..color = Color(0x8020C0E5);
paint2.strokeWidth = 1.0;
paint2.style = PaintingStyle.stroke;
Path path1 = Path();
path1.moveTo(0, center.height);
Path path2 = Path();
path2.moveTo(0, center.height + waveHeight);
for (double i = 1; i < size.width; i += 1) {
path1.lineTo(
i,
center.height +
waveHeight * sin(2 * pi * i / size.width + startAngle * pi * 4),
);
path2.lineTo(
i,
center.height +
waveHeight * sin(2 * pi * i / size.width + startAngle * 6 * pi),
);
}
canvas.drawPath(path1, paint1);
canvas.drawPath(path2, paint2);
}
完整代碼已經上傳至：自定義繪圖代碼，目錄在 basic_paint 目錄下的 curves_paint.dart 中。
曲線繪制
有了正弦曲線的繪制知識，其他曲線其實也是一個道理，我們通過數學表達式，通過橫坐標計算縱坐標的值，然后形成一系列采樣點，再用 Path 對象依次連接這些點就可以實現各類曲線的繪制了。下面是對數曲線的繪制示例代碼。
var center = Size(size.width / 2, size.height / 2);
var paint = Paint()..color = Color(0xFF2080E5); //2080E5
paint.strokeWidth = 1.0;
paint.style = PaintingStyle.stroke;
Path path = Path();
path.moveTo(0, center.height);
for (double i = 1; i <= size.width; i += 1) {
path.lineTo(
i - 1,
center.height - 20.0 * log(i),
);
}
canvas.drawPath(path, paint);
繪制效果如下圖。
折線圖
折線圖在實際開發中會比較常見了，通常會有坐標軸，然后將這個點通過線段連起來，并需要標注點的位置。繪制的原理和曲線是一樣的，只是因為折線圖的間隔比較大而已。而標注點我們可以通過在折線上繪制圓圈或正方形來實現，我們封裝了兩個類，一個繪制折線，一個繪制坐標軸。坐標軸的繪制目前實現比較簡單，就是由外面傳入橫軸起止點和縱軸起止點，將橫軸和縱軸繪制出來并加上了箭頭指示。
// 折線繪制
class LineChartPainter extends CustomPainter {
final List<Point<double>> points;
LineChartPainter({Key? key, required this.points}) : super();
@override
void paint(Canvas canvas, Size size) {
var paint = Paint()..color = Color(0xFF2080E5); //2080E5
paint.strokeWidth = 2.0;
paint.style = PaintingStyle.stroke;
var pointPaint = Paint()..color = Color(0xFF20FF65); //2080E5
pointPaint.strokeWidth = 1.0;
pointPaint.style = PaintingStyle.stroke;
Path path = Path();
path.moveTo(points[0].x, points[0].y);
for (var point in points) {
path.lineTo(point.x, point.y);
canvas.drawCircle(Offset(point.x, point.y), 4.0, pointPaint);
}
canvas.drawPath(path, paint);
}
@override
bool shouldRepaint(covariant CustomPainter oldDelegate) {
return false;
}
}
// 坐標軸繪制
class AxisPainter extends CustomPainter {
final Point<double> horizontalStartPoint, horizontalEndPoint;
final Point<double> verticalStartPoint, verticalEndPoint;
AxisPainter({
Key? key,
required this.horizontalStartPoint,
required this.horizontalEndPoint,
required this.verticalStartPoint,
required this.verticalEndPoint,
}) : super();
@override
void paint(Canvas canvas, Size size) {
var paint = Paint()..color = Color(0xFF909090);
paint.strokeWidth = 2.0;
paint.style = PaintingStyle.stroke;
Path horizontalPath = Path();
horizontalPath.moveTo(horizontalStartPoint.x, horizontalStartPoint.y);
horizontalPath.lineTo(horizontalEndPoint.x - 1, horizontalEndPoint.y);
canvas.drawPath(horizontalPath, paint);
Path verticalPath = Path();
verticalPath.moveTo(verticalStartPoint.x, verticalStartPoint.y);
verticalPath.lineTo(verticalEndPoint.x, verticalEndPoint.y + 1);
canvas.drawPath(verticalPath, paint);
paint.style = PaintingStyle.fill;
paint.strokeWidth = 2.0;
final double arrowLength = 12.0;
// 畫箭頭
Path horizontalArrow = Path();
horizontalArrow.moveTo(horizontalEndPoint.x, horizontalEndPoint.y);
horizontalArrow.lineTo(horizontalEndPoint.x - arrowLength,
horizontalEndPoint.y - arrowLength / 2);
horizontalArrow.lineTo(horizontalEndPoint.x - arrowLength,
horizontalEndPoint.y + arrowLength / 2);
horizontalArrow.close();
canvas.drawPath(horizontalArrow, paint);
// 畫箭頭
Path verticalArrow = Path();
verticalArrow.moveTo(verticalEndPoint.x, verticalEndPoint.y);
verticalArrow.lineTo(
verticalEndPoint.x - arrowLength / 2, verticalEndPoint.y + arrowLength);
verticalArrow.lineTo(
verticalEndPoint.x + arrowLength / 2, verticalEndPoint.y + arrowLength);
verticalArrow.close();
canvas.drawPath(verticalArrow, paint);
}
@override
bool shouldRepaint(covariant CustomPainter oldDelegate) {
return false;
}
}
最終實現的折線圖繪制效果如下。
其他說明
對于 CustomPaint 的繪制區域，這里特別說明一下。如果 CustomPaint 是組件樹的根節點的話，那么繪制區域是整個屏幕。但是如果CustomPaint 有子元素（即 child 參數不為空），那么會將繪制區域尺寸限制為子元素的大小。本篇的示例中使用了一個列表將三個繪制方式放在了一個頁面，為了限制每個繪圖的尺寸，都指定了一個 Container作為了 CustomPaint 的子元素，通過這種方式可以指定繪制區域大小，以及設置背景色（例如波浪動效的背景就是使用了 Container 實現了漸變效果）。
總結
本篇介紹了 Flutter 線條的繪制方法，掌握了線條繪制方法后，我們可以繪制各類曲線或折線，如果耗費點時間，也可以做出漂亮的圖表效果來。
