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「Mac畅玩鸿蒙与硬件22」鸿蒙UI组件篇12 - Canvas 组件的动态进阶应用

article 2024/11/6 9:45:22

在鸿蒙应用中，Canvas 组件可以实现丰富的动态效果，适合用于动画和实时更新的场景。本篇将介绍如何在 Canvas 中实现动画循环、动态进度条、旋转和缩放动画，以及性能优化策略。

在这里插入图片描述

关键词

Canvas 组件
动态绘制
动画效果
动态进度条
旋转和缩放
性能优化

一、使用定时器实现动画循环

通过定时更新画布内容，可以让图形在 Canvas 中产生动画效果。setTimeout 方法可用于实现帧刷新，使图形流畅移动。

1.1 动画循环示例：水平移动

以下代码展示了如何在 Canvas 上创建一个自动移动的圆形。

@Entry
@Component
struct MovingCircleExample {
  private x: number = 0; // 圆心的 x 坐标
  private dx: number = 5; // 每帧的水平移动距离
  private context: CanvasRenderingContext2D = new CanvasRenderingContext2D(); // 创建 Canvas 渲染上下文

  build() {
    Column() {
      Canvas(this.context)
        .width('100%')
        .height(600)
        .onReady(() => {
          this.animateCircle(); // 开始动画
        });
    }
  }

  private animateCircle(): void {
    this.context.clearRect(0, 0, 600, 600); // 清除画布

    this.context.beginPath(); // 开始新路径
    this.context.arc(this.x, 300, 50, 0, 2 * Math.PI); // 绘制圆形
    this.context.fillStyle = '#FF4500'; // 设置填充颜色为橙色
    this.context.fill(); // 填充圆形

    this.x += this.dx; // 更新圆心的 x 坐标
    if (this.x > 600 || this.x < 0) {
      this.dx = -this.dx; // 碰到边界时反向
    }

    // 使用 setTimeout 模拟帧刷新
    setTimeout(() => this.animateCircle(), 16); // 约60帧每秒
  }
}

效果示例：一个橙色圆形在 Canvas 中水平往返移动，碰到边界会反弹。

二、动态进度条

动态进度条是 Canvas 的常见应用。以下示例展示了如何使用 Canvas 和 setInterval 创建一个动态的进度条，进度条会在画布中自动增加。

@Entry
@Component
struct AnimatedProgressBarExample {
  private progress: number = 0; // 进度条当前进度
  private context: CanvasRenderingContext2D = new CanvasRenderingContext2D(); // 创建 Canvas 渲染上下文

  build() {
    Column() {
      Canvas(this.context)
        .width('100%')
        .height(300)
        .onReady(() => {
          this.startProgress(); // 开始进度条
        });
    }
  }

  // 动态绘制进度条的方法
  startProgress() {
    setInterval(() => {
      this.context.clearRect(0, 0, 600, 300); // 清除画布

      // 绘制进度条背景
      this.context.fillStyle = '#D3D3D3'; // 设置背景颜色为浅灰色
      this.context.fillRect(50, 100, 500, 50); // 绘制进度条背景

      // 绘制进度条
      this.context.fillStyle = '#32CD32'; // 设置进度条颜色为绿色
      this.context.fillRect(50, 100, (500 * this.progress) / 100, 50); // 绘制当前进度

      // 显示进度百分比文本
      this.context.font = '24px sans-serif'; // 设置字体样式
      this.context.fillStyle = '#000000'; // 设置文本颜色为黑色
      this.context.fillText(`${this.progress}%`, 280, 135); // 绘制进度文本

      this.progress = (this.progress + 1) % 101; // 更新进度
    }, 50); // 每50毫秒更新一次
  }
}

效果示例：一个绿色的进度条在 Canvas 上动态增加，并显示当前百分比。

三、复杂动画示例：旋转和缩放

结合 rotate 和 scale 方法，可以在 Canvas 中实现图形的旋转和缩放动画。

@Entry
@Component
struct RotateAndScaleAnimation {
  private scale1: number = 1; // 当前缩放比例
  private rotation: number = 0; // 当前旋转角度
  private context: CanvasRenderingContext2D = new CanvasRenderingContext2D(); // 创建 Canvas 渲染上下文

  build() {
    Column() {
      Canvas(this.context)
        .width('100%')
        .height(600)
        .onReady(() => {
          this.animateShape(); // 开始动画
        });
    }
  }

  private animateShape(): void {
    this.context.clearRect(0, 0, 600, 600); // 清除画布
    this.context.save(); // 保存当前绘图状态

    // 平移到中心点
    this.context.translate(300, 300); // 将原点移动到 (300, 300)
    this.context.rotate(this.rotation); // 应用旋转
    this.context.scale(this.scale1, this.scale1); // 应用缩放

    // 绘制图形
    this.context.fillStyle = '#4682B4'; // 设置填充颜色为蓝色
    this.context.fillRect(-50, -50, 100, 100); // 绘制中心点为 (300, 300) 的方块

    this.context.restore(); // 恢复到之前的状态

    // 更新旋转角度和缩放比例
    this.rotation += 0.1; // 每帧增加旋转角度
    this.scale1 = this.scale1 >= 1.5 ? 1 : this.scale1 + 0.01; // 循环缩放

    // 使用 setTimeout 模拟帧刷新
    setTimeout(() => this.animateShape(), 16); // 约60帧每秒
  }
}

效果示例：一个蓝色的方块在画布上旋转并缩放，循环往复。

四、性能优化策略

当应用复杂图形或大量动画时，优化 Canvas 性能变得至关重要。以下是几种常用的性能优化策略。

4.1 减少不必要的重绘

在动态绘制中，避免重复重绘不需要更新的区域。使用 clearRect 精确清除指定区域，减少全局重绘的开销。

@Entry
@Component
struct OptimizedDrawingExample {
  private x: number = 0; // 圆心的 x 坐标
  private context: CanvasRenderingContext2D = new CanvasRenderingContext2D(); // 创建 Canvas 渲染上下文

  build() {
    Canvas(this.context)
      .width('100%')
      .height(500)
      .onReady(() => {
        this.animate(); // 开始动画
      });
  }

  private animate = () => {
    // 清除上一帧的圆形
    this.context.clearRect(this.x - 2, 150, 52, 52); // 精确清除指定区域

    this.x += 2; // 更新 x 坐标
    this.context.beginPath(); // 开始新路径
    this.context.arc(this.x, 200, 25, 0, 2 * Math.PI); // 绘制圆形
    this.context.fillStyle = '#32CD32'; // 设置填充颜色为绿色
    this.context.fill(); // 填充圆形

    if (this.x > 500) this.x = 0; // 碰到边界时重置位置

    setTimeout(this.animate, 16); // 约60帧每秒
  }
}

效果示例：圆形在水平移动时仅清除上一位置的小范围区域，从而优化重绘性能。

4.2 使用离屏 Canvas

使用离屏 Canvas 可以在不影响主线程的情况下进行复杂的图形运算，绘制完成后再一次性渲染到主 Canvas 上。

@Entry
@Component
struct OffscreenCanvasExample {
  private offscreenCanvas: OffscreenCanvas = new OffscreenCanvas(500, 500); // 定义离屏 Canvas
  private offscreenContext!: OffscreenCanvasRenderingContext2D; // 声明离屏 Canvas 渲染上下文
  private context: CanvasRenderingContext2D = new CanvasRenderingContext2D(); // 创建主 Canvas渲染上下文

  build() {
    Canvas(this.context)
      .width('100%')
      .height(500)
      .onReady(() => {
        this.offscreenContext = this.offscreenCanvas.getContext('2d')!; // 获取离屏 Canvas 渲染上下文
        this.drawOffscreen(); // 绘制离屏 Canvas
        const imageBitmap = this.offscreenCanvas.transferToImageBitmap(); // 转换为 ImageBitmap
        this.context.drawImage(imageBitmap, 0, 0); // 将离屏 Canvas 绘制到主 Canvas
      });
  }

  private drawOffscreen() {
    this.offscreenContext.fillStyle = '#8A2BE2'; // 设置填充颜色为紫色
    this.offscreenContext.fillRect(50, 50, 400, 400); // 在离屏 Canvas 上绘制矩形

    this.offscreenContext.beginPath(); // 开始新路径
    this.offscreenContext.arc(250, 250, 100, 0, 2 * Math.PI); // 绘制圆形
    this.offscreenContext.fillStyle = '#FFD700'; // 设置填充颜色为金色
    this.offscreenContext.fill(); // 填充圆形
  }
}