Quartz2D

什么是Quartz2D?

Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统

• Quartz 2D能完成的工作
  • 绘制图形 : 线条三角形矩形圆弧等
  • 绘制文字
  • 绘制生成图片(图像)
  • 读取生成PDF
  • 截图裁剪图片
  • 自定义UI控件

Quartz2D在iOS开发中的价值:

• 绘制一些系统UIKit框架中不好展示的内容，例如饼图
• 自定义一些控件
• 不添加UI控件的情况下，使UI内容更丰富
• ……

iOS中，大部分控件都是Quartz2D绘制出来的

图形上下文

context.png

图形上下文就相当于画布，不同类型的画布就是决定着画得内容将展示在哪里。

• Quartz2D提供了以下几种类型的Graphics Context：
  • Bitmap Graphics Context 位图上下文，在这个上下文上绘制或者渲染的内容，可以获取成图片（需要主动创建一个位图上下文来使用，使用完毕，一定要销毁）
  • PDF Graphics Context
  • Window Graphics Context
  • Layer Graphics Context 图层上下文，针对UI控件的上下文
  • Printer Graphics Context 

drawRect:

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

drawRect:中取得的上下文

在drawRect:方法中取得上下文后，就可以绘制东西到view上

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的layer上去了

View之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer

drawRect:方法的调用？

• 当view第一次显示到屏幕上时，系统会创建好一个跟当前view相关的Layer上下文
• 系统会通过此上下文，在drawRect:方法中绘制好当前view的内容
• 主动让view重绘内容的时候，调用setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:。我们主动调用drawRect:方法是无效的。
• 调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时。
• 注意：setNeedsDisplay和setNeedsDisplayInRect:方法调用后，屏幕并不是立即刷新，而是会在下一次刷新屏幕的时候把绘制的内容显示出来。

也正是系统会在调用这个方法之前创建一个与该view相关的上下文，才让我们可以在drawRect:方法中绘制。注意：在其他地方拿不到view相关的上下文，所以不能实现绘制。

自定义view

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，那个图形上下文必须跟view相关联，才能将内容绘制到view上面

自定义view的步骤:

1. 新建一个类，继承自UIView
2. 实现- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，然后在这个方法中
3. 取得跟当前view相关联的图形上下文
4. 绘制相应的图形内容
5. 利用图形上下文将绘制的所有内容渲染显示到view上面

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)

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)

提示：一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的

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)

矩阵操作

利用矩阵操作，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)

绘图的核心步骤：

1. 获得上下文
2. 绘制/拼接绘图路径
3. 将路径添加到上下文
4. 渲染上下文

记住：所有的绘图，都是这个步骤，即使使用贝塞尔路径，也只是对这个步骤进行了封装。对于绘图而言，拿到上下文很关键。

贝塞尔路径

就是UIKit框架中，对绘图的封装。实际操作起来，使用贝塞尔路径，更为方便。

• 用法与CGContextRef类似，但是oc对其进行了封装，更加面向对象。

• 常用的方法：

  • 返回一个描述椭圆的路径:
    + (UIBezierPath *)bezierPathWithOvalInRect:(CGRect)rect;

  • 设置起始点:
    - (void)moveToPoint:(CGPoint)point;

  • 添加直线到一点:
    - (void)addLineToPoint:(CGPoint)point;

  • 三次贝塞尔曲线：
    - (void)addCurveToPoint:(CGPoint)endPoint controlPoint1:(CGPoint)controlPoint1 controlPoint2:(CGPoint)controlPoint2;

三次贝塞尔曲线

• 贝塞尔曲线:
  - (void)addQuadCurveToPoint:(CGPoint)endPoint controlPoint:(CGPoint)controlPoint;

  
  

  贝塞尔曲线

• 绘制圆弧:
  - (void)addArcWithCenter:(CGPoint)center radius:(CGFloat)radius startAngle:(CGFloat)startAngle endAngle:(CGFloat)endAngle clockwise:(BOOL)clockwise;

  
  

  画圆的角度及方向

• 封闭闭路径:- (void)closePath;

裁剪核心代码

// 开启一个位图（图片）上下文 
//size:上下文尺寸
//opaque:不透明。一般是透明的，所以设置为NO
//scale:缩放，如果不缩放，设置为0就好
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);

// 描述圆形的路径
UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height)];

// 把圆形路径设置裁剪区域（将区域外的内容裁剪掉，是现实区域内的内容）
[path addClip];

// 绘制图片（先设置裁剪区域，再裁剪，才会有效果）
[image drawAtPoint:CGPointZero];

// 从上下文中内容生成一张图片
image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

// 关闭上下文（一定不要忘了关闭自己开启的上下文）
UIGraphicsEndImageContext();

截屏核心代码

// 开启一个跟屏幕一样大的尺寸的上下文
          UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(caputeView.bounds.size, NO, 0);

// 获取自己创建的位图上下文
CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

// view之所以你能显示内容，是因为有图层，因此只要把图层画到上下文
// 图层只能渲染，不能绘制
[caputeView.layer renderInContext:ctx];

// 从上下文中生成一张新的图片
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

// 关闭上下文
UIGraphicsEndImageContext();