iOS学习——Quartz2D学习之UIKit绘制

iOS学习——Quartz2D学习之UIKit绘制 

1、总述

　　在IOS中绘图技术主要包括：UIKit、Quartz 2D、Core Animation和OpenGL ES。其中Core Animation提供动画实现技术，OpenGL ES是OpenGL针对嵌入式设备的简化版本，用以绘制高性能的2D和3D图形。这里主要UIKit和Quartz 2D。

• UIKit。它是高级别的图形接口，它的API都是基于Objective-C的。它能够访问绘图、动画、字体、图片等内容。
• Quartz 2D。是IOS和Mac OS X环境下的2D绘图引擎。涉及内容包括：基于路径的绘图，透明度绘图，遮盖，阴影，透明层，颜色管理，防锯齿渲染，生成PDF，以及PDF元数据相关处理。Quartz 2D也被称为Core Graphics，缩写前缀为CG。Quartz 2D与Quartz Compositor统称为Quartz，Quartz原本是Mac OS X的Darwin核心之上的绘图技术。它的API接口都是基于C的。

　　在IOS上无论采用哪种绘图技术(UIKit、Quartz 2D、Core Animation和OpenGL ES),都离不开UIView，绘制都发生在UIView对象的区域内。在绘制发生的时候如果使用的是系统提供的视图，绘制工作会自动得到处理。然而，如果是自定义视图，则必须重写drawRect:方法，在此提供相应的绘制代码。一旦drawRect:方法被调用，就可以使用任何的UIKit、Quartz 2D、OpenGL ES等技术对视图的内容进行绘制了。

　　绘图过程中除了使用了drawRect:方法，还有setNeedsDisplay和setNeedsDisplayInRect:。setNeedsDisplay和setNeedsDisplayInRect:方法是设置视图或者视图部分区域是否需要重新绘制，setNeedsDisplay是重新绘制整个视图，setNeedsDisplayInRect是重新绘制视图的部分区域。原则上，尽量不要绘制视图的全部，以减少绘制带来开销。触发视图重新绘制的动作有如下几种:

• 当遮挡你的视图的其他视图被移动或删除操作的时候；
• 将视图的hidden属性声明设置为NO，使其从隐藏状态变为可见；
• 将视图滚出屏幕，然后再重新回到屏幕上；
• 显式调用视图的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:方法

2、UIKit的基本绘图功能

UIKit提供非常基本的绘图功能，主要的API有: 
- UIRectFill(CGRect rect)，填充矩形函数 
- UIRectFrame(CGRect rect)，矩形描边函数 
- UIBezierPath,绘制常见路径类，包括险段、渐变、阴影、反锯齿等高级特性支持还是不及Quartz 2D。

3、文本绘制

• 先创建好要画的文字 

• 使用UIKit提供的方法进行绘制，drawAtPoint:要画到哪个位置  withAttributes:文本的样式. 

[str drawAtPoint:CGPointZero withAttributes:nil];

• 前面说了，所有的绘制工作都应该放到drawRect：中进行，所以上面两步的代码不应该放在init、initWithFrame：或者AwakeFromNib方法中，在这些方法中这样写是画不出文字的。因为想要把一个东西画到View上面，必须获得该view的上下文 ，上下文只有在DrawRect方法中才能拿到。

4、drawAtPoint: withAttributes:的底层实现是怎样的？

drawAtPoint: withAttributes:底层也是同样也是按以下着步骤来的：

1. 1. 第一步:获取上下文
   2. 第二步:拼接路径
   3. 第三步:把路径添加到上下文
   4. 第四步:渲染上下文到View

    所以，不管有没有上下文，只要在View上面画东西，都得要在DrawRect方法中去写

5、如何添加绘制文字属性?

　　通过绘制方法的最后一个属性withAttributes来设置文字属性，它要求传入的是一个字典.它是通过字典的key和Value的形式来设置文字样式.。那传什么key，什么值我们可以在UIKit头文件当中的NSAttributedString类当中去找。使用形式如下:

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    
    NSString *str = @"打印信息 打印信息";
    
    NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
    //字体
    dict[NSFontAttributeName] = [UIFont systemFontOfSize:50];
    //颜色
    dict[NSForegroundColorAttributeName] = [UIColor redColor];
    //设置边框颜色
    dict[NSStrokeColorAttributeName] = [UIColor redColor];
    dict[NSStrokeWidthAttributeName] = @1;
    
    NSShadow *shadow = [[NSShadow alloc] init];
    shadow.shadowOffset = CGSizeMake(10, 10);
    shadow.shadowColor = [UIColor greenColor];
    shadow.shadowBlurRadius = 3;
    dict[NSShadowAttributeName] = shadow;
    //Attributes:给文字添加一些属性,富文本
    [str drawAtPoint:CGPointZero withAttributes:dict];
} 

6、drawAtPoint:和drawInRect:的区别? 

•   drawAtPoint:不能够自动换行
•   drawInRect:能够自动换行

7、如何利用UIKit绘制一张图片？

　　在前面我们学会了如何在自定义view中绘制文本信息，其实绘制图片的方法绘制文本的方法非常类似，所以基本步骤如下：

1. 导入素材
2. 在DrawRect加载图片  UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"image001"];
3. 绘制图片: [image drawAtPoint:CGPointZero];

8、绘制图片有哪些方法，区别是什么？

　　绘制图片的方法有三种，其区别分别如下：

• drawAtPoint:(CGPoint *)point：从指定的点为图片的左上角的起点开始绘制，绘制出来的图形跟图片尺寸一样大，图片是按照原始大小进行绘制，吐过图片的大小超出当前view的视图范围，则无法进行绘制。
• drawInRect:(CGRect *)rect：在指定的rect区域内绘制整张图片，图片会按照指定区域的宽高进行缩放，所以这种方式一定可以显示完整的图片，但是会进行一些缩放。
• drawAsPatternInRect:(CGRect *)rect：在指定的rect区域内平铺图片，如果一张图片不够用，则会在剩下的地方重新放置该图片，图片的大小尺寸不会改变。

9、如何选用UIKit提供的方法快速画一个矩形?

• UIRectFill(rect);快速的用矩形去填充一个区域 

• UIRectFrame(rect);快速绘制一个矩形的边框

 10、用UIKit裁剪一个区域

• UIRectClip(CGRectMake(0, 0, 50, 50));只要超出裁剪区域部分,都会被裁剪掉
• 这个方法必须要设置好裁剪区域,才能有裁剪
• 把它放到最后面，没有裁剪效果

//会填充整个rect的区域，指定的裁剪不会有效
UIRectClip(CGRectMake(0, 0, 50, 50));
UIRectFill(rect);

//只会填充指定的裁剪区域，其他部分不会填充
UIRectFill(rect);
UIRectClip(CGRectMake(0, 0, 50, 50));

 11、图形上下文状态栈？

• 上下文状态栈为内存中的一块区域，它用来保存前上下文当的状态。
• 我们获取的图层上下文当中其实两块区域，一个是存放添加的路径，一个是用来保存用户设置的状态，这些状态包括线条的颜色，线宽等。
• 当我们把上下文的内容渲染到View上面的时候，它会自动将设置的所有上下文状态运行到保存的路径上面显示到View上面。
• 如果想要有多种状态，可以先把路径渲染到View上面，再重新添加路径，添加完路径之后，重新设置上下文的状态，再把新设置的上下文状态渲染到View上面。
• 我们可以利用上下文状态栈的方式，在设置状态之前，把之前的状态保存到上下文状态栈里面。下一次想要再使用之前的状态时，可以从上下文状态当中取出之前保存的上下文状态。

 12、如何保存到上下文状态栈，又如何从上下文状态栈中取出状态？

1. 如何把上下文状态保存到上下文状态栈?  CGContextSaveGState(ctx);
2. 如何从上下文状态栈中取出上下文状态? CGContextRestoreGState(ctx);

13、上下文的矩阵操作

　　上下文的矩阵操作其实就是修改上下文的形变，主要有以下几种：

•   平移  CGContextTranslateCTM(ctx, 100, 100);
•   旋转  CGContextRotateCTM(ctx, M_2_PI);
•   缩放  CGContextScaleCTM(ctx, 0.5, 0.5);
•   注意:上下文操作必须得要在添加路径之前去设置

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    //1.获得跟View相关联的上下文
    CGContextRef ctx =  UIGraphicsGetCurrentContext();
    //2.描述路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(-100, -50, 200, 100)];
    [[UIColor redColor] set];
    //上下文的矩阵操作,必须得要在添加路径之前做操作.
    //平移
    CGContextTranslateCTM(ctx, 100, 50);
    //缩放
    CGContextScaleCTM(ctx, 0.5, 0.5);   
    //旋转
    CGContextRotateCTM(ctx, M_PI_4);   
    //3.把路径 添加到当前上下文
    CGContextAddPath(ctx, path.CGPath);  
    //4.把上下文的内容渲染出来.
    CGContextFillPath(ctx);
    
}

14、如何给图片加水印？

　　添加水印它最终是生成了一个新的图片。之前一直在自定义View，是因为要拿跟View相关联的上下文，跟View相关联的上下文是系统自动帮我们创建的，所以不需要我们自己手动创建。但是生成图片要用到图片上下文，图片上下文需要我们自己去手动创建，还需要我们自己手动去关闭，所以不需要再去自定义View。

实现水印效果的思路:

• 开启一个和原始图片一样的图片上下文.
• 把原始图片先绘制到图片上下文.
• 再把要添加的水印(文字,logo)等绘制到图片上下文.
• 最后从上下文中取出一张图片.
• 关闭图片上下文.

1.如何开启一个图片上下文? 

    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, YES, 0);

    size:开启多大的上文

    opaque:不透明度

    scale:缩放上下文.

2.如何从图片上下文当中生成一张图片? 

    UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

3.如何关闭上下文?  

    UIGraphicsEndImageContext();

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //生成图片.
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"image001"];
    //size:开开启一个多大图片上下文.
    //opaque:不透度
    //scale:0
    //开启跟图片相同的大小上下文.
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0.0);
    //把图片给绘制图片上下文.
    [image drawAtPoint:CGPointZero];
    //绘制水印 文字或图片都 ok
    NSString *str = @"小码哥";
    [str drawAtPoint:CGPointZero withAttributes:@{NSFontAttributeName : [UIFont systemFontOfSize:20]}];
    //生成图片
    UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    //手动关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();
    //显示添加水印后的新图片
    self.imageV.image = newImage;
}

15、如何进行图片裁剪？

对图片进行裁剪的流程如下： 先添加裁剪去，再进行绘制

• 开启一个图片上下文.
• 上下文的大小和原始图片保持一样，以免图片被拉伸缩放.
• 在上下文的上面添加一个圆形裁剪区域，圆形裁剪区域的半径大小和图片的宽度一样大.
• 把要裁剪的图片绘制到图片上下文当中.
• 从上下文当中取出图片.
• 关闭上下文.

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //1.加载图片
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"阿狸头像"];
    //2.生成一个跟图片相同大小图片上下文
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, 0);
    //3.在上下文添加一个圆形裁剪区域
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height)];
    //把路径设置成裁剪区域
    [path addClip];
    
    //可以加一个图形上下文的操作 旋转
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextRotateCTM(ctx, M_PI_4);
    CGContextAddPath(ctx, path.CGPath);
    
    //4.把图片绘制图片上下文.
    [image drawAtPoint:CGPointZero];
    //5.生成一张图片
    UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    //6.关闭图片上下文.
    UIGraphicsEndImageContext();
    self.imageV.image = newImage;
}

16、如何进行截屏操作？

　　截屏效果实现具体思路为：把UIView的东西绘制图片上下文当中，生成一张新的图片。

　　注意:UIView上的东西是不能直接画到上下文当中的.

　　UIView之所以能够显示是因为内部的一个层(layer),所以我要把层上的东西渲染到UIView上面的，那么怎样把图层当中的内容渲染到上下文当中？直接调用layer的renderInContext:方法

renderInContext：带有一个参数, 就是要把图层上的内容渲染到哪个上下文。

　　截屏具体实现代码为:

1. 开启一个图片上下文  UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.view.bounds.size, NO, 0);
2. 获取当前的上下文  CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
3. 把控制器View的内容绘制上下文当中  [self.view.layer renderInContext:ctx];
4. 从上下文当中取出图片  UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
5. 关闭上下文 UIGraphicsEndImageContext();

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    //1.开启图片上下文.
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.view.bounds.size, NO, 0);
    //获取当前的上下文.
    CGContextRef ctx =  UIGraphicsGetCurrentContext();
    //UIView之所能够显示,是因为它内部有一个层,layer.层是通过渲染的方法,给绘制上下文.
    [self.view.layer renderInContext:ctx];
    //生成一张图片.
    UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    //如何把图片转换成二进流.
    NSData *data = UIImagePNGRepresentation(newImage);
    [data writeToFile:@"/Users/gaoxinqiang/Desktop/newImage.png" atomically:YES]; 
    //关闭上下文.
    UIGraphicsEndImageContext(); 
}