Quartz2D

• 介绍？
  1. Quartz2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统(跨平台)。
  2. 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。
  3. 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CGContextRef？
  1. 图形上下文(Graphics Context)：是一个CGContextRef类型的数据。
  2. 图形上下文的作用：
     • 保存绘图信息(路径)。
     • 绘图状态(颜色、线宽、样式等)。
     • 决定绘制的输出目标：输出目标可以是PDF文件、Bitmap或者显示器的窗口上，相同的一套绘图序列，制定不同的Graphics Context，就可将相同的图像绘制到不同的目标上。
  3. Quartz2D提供了以下几种类型的Graphics Context：
     • Bitmap Graphics Context。
     • PDF Graphics Context。
     • Window Graphics Context。
     • Layer Graphics Context(UI控件)。
     • Printer Graphics Context。

• Quartz2D须知？
  1. Quartz2D的API是纯C语言的。
  2. Quartz2D的API来自于Core Graphics框架。
  3. 数据类型和函数基本都以CG作为前缀。

• drawRect:中取得的上下文？
  1. 在drawRect:方法中取得上下文后，就可以绘制东西到view上。
  2. 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得layer上去了。
  3. view之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer。
  4. 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。
  5. drawRect:方法在什么时候被调用？当view第一次显示到屏幕上的时候调用一次(被加到UIWindow上显示出来)，调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时。
  6. 不要手动去调用drawRect:方法。

• 利用Quartz2D自定义view？(自定义UI控件)
  1. 如何利用Quartz2D绘制东西到view上：
     • 首先，得有图形上下文，因为它能保存绘图信息，并且决定着绘制到什么地方去。
     • 其次，图形上下文必须跟view相关联，才能将内容绘制到view上面。
  2. 自定义view的步骤：
     • 新建一个类，继承自UIView。
     • 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。

// 1.常用拼接路径函数
// 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);
// 设置线段头尾部样式
void CGContextSetLineCap(CGContextRef c, CGLineCap cap);
// 设置转折点样式
void CGContextSetLineJoin (CGContextRef c, CGLineJoin join);

// 2.常用绘制路径函数
// 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);

// 3.图形上下文栈的操作
// 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);
// 将栈顶的上下文出栈，替换掉当前的上下文
void CGContextRestoreGState(CGContextRef c);

// 4.矩阵操作，能让绘制到上下文中的所有路径一起发生变化
// 缩放
void CGContextScaleCTM(CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy);
// 旋转
void CGContextRotateCTM(CGContextRef c, CGFloat angle);
// 平移
void CGContextTranslateCTM(CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty);

// 5.图片水印
// 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)
UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
// 结束基于位图的图形上下文
void UIGraphicsEndImageContext();

// 6.图片裁剪
// 将当前上下文所绘制的路径裁剪出来(超出这个裁剪区域的都不能显示)
void CGContextClip(CGContextRef c);

// 7.屏幕截图
// 调用某个view的layer的renderInContext:方法即可
- (void)renderInContext:(CGContextRef)ctx;

// 8.重绘
// 把之前的内容都清除掉然后再重绘
- (void)setNeedsDisplay; 
// 局部刷新
- (void)setNeedsDisplayInRect:(CGRect)theRect

// 9.绘制一段文字
- (void)drawAtPoint:(CGPoint)point withAttributes:(NSDictionary *)attrs;
- (void)drawInRect:(CGRect)rect withAttributes:(NSDictionary *)attrs;

// 10.图片绘制
- (void)drawAtPoint:(CGPoint)point;
// 在指定的矩形中绘制图片(会自动拉伸)
- (void)drawInRect:(CGRect)rect;
// 在指定的矩形中绘制图片(平铺的方式)
- (void)drawAsPatternInRect:(CGRect)rect;

// 先绘制矩形到上下文，然后再把上下文中的内容通过Fill的方式渲染到view上
void CGContextFillRect (CGContextRef c, CGRect rect);
// 先绘制矩形到上下文，然后再把上下文中的内容通过Stroke的方式渲染到view上
void CGContextStrokeRect (CGContextRef c, CGRect rect);
// 无需创建上下文对象绘制矩形，内部创建了
void UIRectFill (CGRect rect);

• Quartz2D的内存管理？
  1. 使用包含Create或Copy的函数创建的对象，使用完后必须释放，否则将导致内存泄露。
  2. 使用不含有“Create”或“Copy”的函数获取的对象，则不需要释放。
  3. 如果retain了一个对象，不再使用时，需要将其release掉。
  4. 可以使用Quartz2D的函数来指定retain和release一个对象。例如，如果创建了一个CGColorSpace对象，则使用函数CGColorSpaceRetain和CGColorSpaceRelease来retain和release对象。
  5. 也可以是使用Core Foundation的CFRetain和CFRelease。注意不能传递NULL值给这些函数。

• 通过创建路径对象的方式来绘图？
  1. 绘图方式：
     • 先把图形缓存到“路径对象”中，然后再把路径对象添加到上下文对象中，最后再把上下文对象渲染到对应的设备上。
  2. 相关类：CGPathRef、CGMutablePathRef，基本使用步骤：
     • 创建一个路径对象。
     • 拼接路径到对应的路径对象中。
     • 把路径对象添加到上下文对象中。
     • 渲染。

// 1.获取当前绘图上下文
CGContextRef ref = UIGraphicsGetCurrentContext();
// 2.创建画线的path对象
CGMutablePathRef linePath = CGPathCreateMutable();
// 3.拼接路径
CGContextMoveToPoint(linePath, NULL, 50, 50);
CGPathAddLineToPoint(linePath, NULL, 150, 150);
// 4.把路径添加到上下文对象中
CGContextAddPath(ref, linePath);
// 5.渲染上下文
CGContextStrokePath(ref);
// 6.释放资源
CGPathRelease(linePath);

• void CGContextClip (CGContextRef c);说明？
  1. 进行裁剪是对当前的上下文进行裁剪。
  2. 裁剪完毕以后，再绘图时，只有当绘制的图形在已经裁剪出的区域的时候才会显示出来，否则不显示。
  3. 在裁剪前，如果已经在上下文中绘制了图形，要想显示到UIView上，必须做一次渲染，这样才能把刚刚绘制的图像渲染到UIView上，渲染完毕后当前上下文中就没有图形了，然后再在当前上下文中绘制新的图形，进行裁剪，表示把当前上下文裁剪成指定的图形。接下来绘制的图形，如果坐标在被裁剪出的区域中，那么就会显示，如果不在被裁剪出的区域中则不显示。

• 位图上下文？
  1. 开启(创建)一个基于Bitmap(位图)的上下文，表示最终所有内容都要绘制到这一张图片上。
  2. 参数CGSize size表示这个上下文的大小。
  3. 参数BOOL opaque表示是否不透明。YES表示不透明，NO表示透明。
  4. 参数CGFloat scale表示缩放比例，0.0表示不缩放。

// 开启(创建)一个位图上下文
void UIGraphicsBeginImageContextWithOptions (CGSize size, BOOL opaque, CGFloat scale);
// 从当前上下文中获取图片对象
UIImage * UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext (void);
// 结束(关闭)图片上下文
UIGraphicsEndImageContext();
// 根据图片获取对应的二进制数据
NSData * UIImagePNGRepresentation (UIImage *image);
// 根据指定的图片，创建一个UIColor对象
+ (UIColor *)colorWithPatternImage:(UIImage *)image;