简介
上一篇用 Flutter 的 Canvas 画点有趣的图形我们介绍了使用 CustomPaint 绘制自定义形状，可以看到有了图形的平面绘制数学计算方法，我们可以画出所需的形状。本篇我们来介绍线条类图形的绘制，并且结合 Animation 实现了常见的波浪动效。通过本篇，你可以了解到：
- 正弦曲线的绘制
- 利用两条正弦曲线加上
Animation实现波浪动效 - 曲线的一般绘制方法
- 折线图绘制
下面是最终实现的效果图，接下来我们一项一项介绍。
正弦曲线绘制
对于正弦曲线，公式定义如下：
对于在屏幕绘制，由于屏幕的点都是离散的，因此实际就是对正弦曲线进行采样，只要采样间隔足够密集，画出来的效果肉眼上很难区分是离散点之间通过连线完成绘制的。因此，绘制正弦曲线其实就是将正弦曲线的点依次连起来就好了。下面是绘制的实现代码，waveHeight是正弦曲线的振幅，这里我们一个屏幕宽度绘制一个周期，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);
波浪动效
观察波浪动效，实际上是两条正弦曲线，由于移动的速度不一样，给人的感觉是向前涌动一样。控制曲线的移动实际上可以在动画过程中控制正弦曲线的起始角度，即公式中的θ变量来实现。我们的动画控制变量 Animation<double>的变化范围是0到1，为了保证动画重复角度的连贯性，保持起始角度在一个动画周期结束后保持一致即可，也就是动画周期结束时要为2π的整数倍，这里我们一个设置了一条正弦取消的周期为4π，另一条是6π。起始角度的周期角度越大，给人感觉的移动速度会越快。下面是两条正弦曲线的绘制代码，这里的startAngle就是 Animation<double>对象在动画过程中的值。这里需要注意一下，由于每次startAngle都会刷新，因此在 CustomPainter 的子类中，需要将 shouldRepaint 返回 true 以支持重绘，如果这个值返回是 false 的话就不会重新绘制。
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);
}
完整代码已经上传至：自定义绘图代码，目录在 basic_paint 目录下的 curves_paint.dart 中。
曲线绘制
有了正弦曲线的绘制知识，其他曲线其实也是一个道理，我们通过数学表达式，通过横坐标计算纵坐标的值，然后形成一系列采样点，再用 Path 对象依次连接这些点就可以实现各类曲线的绘制了。下面是对数曲线的绘制示例代码。
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);
绘制效果如下图。
折线图
折线图在实际开发中会比较常见了，通常会有坐标轴，然后将这个点通过线段连起来，并需要标注点的位置。绘制的原理和曲线是一样的，只是因为折线图的间隔比较大而已。而标注点我们可以通过在折线上绘制圆圈或正方形来实现，我们封装了两个类，一个绘制折线，一个绘制坐标轴。坐标轴的绘制目前实现比较简单，就是由外面传入横轴起止点和纵轴起止点，将横轴和纵轴绘制出来并加上了箭头指示。
// 折线绘制
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;
}
}
// 坐标轴绘制
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;
// 画箭头
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);
// 画箭头
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;
}
}
最终实现的折线图绘制效果如下。
其他说明
对于 CustomPaint 的绘制区域，这里特别说明一下。如果 CustomPaint 是组件树的根节点的话，那么绘制区域是整个屏幕。但是如果CustomPaint 有子元素（即 child 参数不为空），那么会将绘制区域尺寸限制为子元素的大小。本篇的示例中使用了一个列表将三个绘制方式放在了一个页面，为了限制每个绘图的尺寸，都指定了一个 Container作为了 CustomPaint 的子元素，通过这种方式可以指定绘制区域大小，以及设置背景色（例如波浪动效的背景就是使用了 Container 实现了渐变效果）。
总结
本篇介绍了 Flutter 线条的绘制方法，掌握了线条绘制方法后，我们可以绘制各类曲线或折线，如果耗费点时间，也可以做出漂亮的图表效果来。
