html5中canvas图表实现柱状图的示例

前几天用到了图表库，其中百度的ECharts，感觉做得最好，看它默认用的是canvas，canvas图表在处理大数据方面比svg要好。那我也用canvas来实现一个图表库吧，感觉不会太难，先实现个简单的柱状图。

效果如下：

主要功能点包括：

1. 文本的绘制
2. XY轴的绘制；
3. 数据分组绘制；
4. 数据动画的实现；
5. 鼠标事件的处理。

使用方式

首先我们看一下使用方式，参考了部分ECharts的使用方式，先传入要显示图表的html标签，接着调用init，初始化的同时传入数据。

var con=document.getElementById('container');
    var chart=new Bar(con);
    chart.init({
        title:'全年降雨量柱状图',
        xAxis:{// x轴
            data:['1月','2月','3月','4月','5月','6月','7月','8月','9月','10月','11月','12月']
        },
        yAxis:{//y轴
            name:'水量',
            formatter:'{value} ml'
        },
        series:[//分组数据
            {
                name:'东部降水量',
                data:[62,20,17,45,100,56,19,38,50,120,56,130]
            },
            {
                name:'西部降水量',
                data:[52,10,17,25,60,39,19,48,70,30,56,8]
            },
            {
                name:'南部降水量',
                data:[12,10,17,25,27,39,50,38,100,30,56,90]
            },
            {
                color:'hsla(270,80%,60%,1)',
                name:'北部降水量',
                data:[12,30,17,25,7,39,49,38,60,30,56,10]
            }
        ]
    });

图表基类，我们后面还要写饼图，折线图，所以把公共的部分抽出来。注意canvas.style.width与canvas.width是不一样的，前者会拉伸图形，后者才是我们正常用的，不会拉伸图形。在这里这样写先扩大再缩小是为了解决canvas绘制文字时模糊的问题。

class Chart{
        constructor(container){
            this.container=container;
            this.canvas=document.createElement('canvas');
            this.ctx=this.canvas.getContext('2d');
            this.W=1000*2;
            this.H=600*2;
            this.padding=120;
            this.paddingTop=50;
            this.title='';
            this.legend=[];
            this.series=[];
            //通过缩小一倍，解决字体模糊问题
            this.canvas.width=this.W;
            this.canvas.height=this.H;
            this.canvas.style.width = this.W/2 + 'px';
            this.canvas.style.height = this.H/2 + 'px';
        }
    }

柱状图初始化，调用es6中的Object.assign(this,opt)，这个相当于JQ中的extend方法，把属性复制到当前实例。同时还建了个tip属性，这是个html标签，后面显示数据信息用。接着绘制图形，然后绑定鼠标事件。

class Bar extends Chart{
    constructor(container){
        super(container);
        this.xAxis={};
        this.yAxis=[];
        this.animateArr=[];
    }
    init(opt){
        Object.assign(this,opt);
        if(!this.container)return;
        this.container.style.position='relative';
        this.tip=document.createElement('div');
        this.tip.style.cssText='display: none; position: absolute; opacity: 0.5; background: #000; color: #fff; border-radius: 5px; padding: 5px; font-size: 8px; z-index: 99;';
        this.container.appendChild(this.canvas);
        this.container.appendChild(this.tip);
        this.draw();
        this.bindEvent();
    }
    draw(){//绘制

    }
    showInfo(){//显示信息

    }
    animate(){//执行动画

    }
    showData(){//显示数据

    }

绘制XY轴

首先绘制标题，接着XY轴，然后遍历分组数据series，里面有复杂的计算，然后绘制XY轴的刻度，绘制分组标签，最后是绘制数据。数据项series中是分组数据，它跟X轴的xAxis.data一一对应。每个项可以自定义名称和颜色，没有指定的话，名称赋予nunamed和自动生成颜色。这里还用legend属性记录下了标签列表信息，因为后续鼠标点击判断是否点中用的上。

canvas主要知识点：

1. 分组标签使用了arcTo方法，这样就能绘制出圆角的效果。
2. 绘制文本使用了measureText方法，可以用来测量文字所占宽度，这样就可以调整下一次绘制的位置，避免位置冲突。
3. translate位移方法，可以放在绘制上下文(save和restore的中间)中，这样可以避免复杂的位置运算。

draw(){
    var that=this,
        ctx=this.ctx,
        canvas=this.canvas,
        W=this.W,
        H=this.H,
        padding=this.padding,
        paddingTop=this.paddingTop,
        xl=0,xs=0,xdis=W-padding*2,//x轴单位数，每个单位长度，x轴总长度
        yl=0,ys=0,ydis=H-padding*2-paddingTop;//y轴单位数，每个单位长度，y轴总长度

    ctx.fillStyle='hsla(0,0%,20%,1)';
    ctx.strokeStyle='hsla(0,0%,10%,1)';
    ctx.lineWidth=1;
    ctx.textAlign='center';
    ctx.textBaseLine='middle';
    ctx.font='24px arial';

    ctx.clearRect(0,0,W,H);
    if(this.title){
        ctx.save();
        ctx.textAlign='left';
        ctx.font='bold 40px arial';
        ctx.fillText(this.title,padding-50,70);
        ctx.restore();
    }
    if(this.yAxis&&this.yAxis.name){
        ctx.fillText(this.yAxis.name,padding,padding+paddingTop-30);
    }

    // x轴
    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.translate(padding,H-padding);
    ctx.moveTo(0,0);
    ctx.lineTo(W-2*padding,0);
    ctx.stroke();
    // x轴刻度
    if(this.xAxis&&(xl=this.xAxis.data.length)){
        xs=(W-2*padding)/xl;
        this.xAxis.data.forEach((obj,i)=>{
            var x=xs*(i+1);
            ctx.moveTo(x,0);
            ctx.lineTo(x,10);
            ctx.stroke();
            ctx.fillText(obj,x-xs/2,40);
        });
    }
    ctx.restore();

    // y轴
    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.strokeStyle='hsl(220,100%,50%)';
    ctx.translate(padding,H-padding);
    ctx.moveTo(0,0);
    ctx.lineTo(0,2*padding+paddingTop-H);
    ctx.stroke();
    ctx.restore();

    if(this.series.length){         
        var curr,txt,dim,info,item,tw=0;
        for(var i=0;i<this.series.length;i++){
            item=this.series[i];
            if(!item.data||!item.data.length){
                this.series.splice(i--,1);continue;
            }
            // 赋予没有颜色的项
            if(!item.color){
                var hsl=i%2?180+20*i/2:20*(i-1);
                item.color='hsla('+hsl+',70%,60%,1)';
            }
            item.name=item.name||'unnamed';

            // 画分组标签
            ctx.save();
            ctx.translate(padding+W/4,paddingTop+40);
            that.legend.push({
                hide:item.hide||false,
                name:item.name,
                color:item.color,
                x:padding+that.W/4+i*90+tw,
                y:paddingTop+40,
                w:60,
                h:30,
                r:5
            });
            ctx.textAlign='left';
            ctx.fillStyle=item.color;
            ctx.strokeStyle=item.color;
            roundRect(ctx,i*90+tw,0,60,30,5);
            ctx.globalAlpha=item.hide?0.3:1;
            ctx.fill();
            ctx.fillText(item.name,i*90+tw+70,26);
            tw+=ctx.measureText(item.name).width;//计算字符长度
            ctx.restore();

            if(item.hide)continue;
            //计算数据在Y轴刻度
            if(!info){
                info=calculateY(item.data.slice(0,xl));
            }
            curr=calculateY(item.data.slice(0,xl));
            if(curr.max>info.max){
                info=curr;
            }
        }

        if(!info) return;
        yl=info.num;
        ys=ydis/yl;

        //画Y轴刻度
        ctx.save();
        ctx.fillStyle='hsl(200,100%,60%)';
        ctx.translate(padding,H-padding);
        for(var i=0;i<=yl;i++){
            ctx.beginPath();
            ctx.strokeStyle='hsl(220,100%,50%)';
            ctx.moveTo(-10,-Math.floor(ys*i));
            ctx.lineTo(0,-Math.floor(ys*i));
            ctx.stroke();

            ctx.beginPath();
            ctx.strokeStyle='hsla(0,0%,80%,1)';
            ctx.moveTo(0,-Math.floor(ys*i));
            ctx.lineTo(xdis,-Math.floor(ys*i));
            ctx.stroke();

            ctx.textAlign='right';
            dim=Math.min(Math.floor(info.step*i),info.max);
            txt=this.yAxis.formatter?this.yAxis.formatter.replace('{value}',dim):dim;
            ctx.fillText(txt,-20,-ys*i+10);
        }
        ctx.restore();
        //画数据
        this.showData(xl,xs,info.max);
    }
}

绘制数据

因为数据项需要后续执行动画和鼠标滑过的时候显示内容，所以把它放进动画队列animateArr中。这里要把分组数据展开，把之前的两次嵌套的数组转为一层，并计算好每个数据项的属性，比如名称，x坐标，y坐标，宽度，速度，颜色。数据组织完毕后，接着执行动画。

showData(xl,xs,max){
    //画数据
    var that=this,
        ctx=this.ctx,
        ydis=this.H-this.padding*2-this.paddingTop,
        sl=this.series.filter(s=>!s.hide).length,
        sp=Math.max(Math.pow(10-sl,2)/3-4,5),
        w=(xs-sp*(sl+1))/sl,
        h,x,index=0;
    that.animateArr.length=0;
    // 展开数据项，填入动画队列
    for(var i=0,item,len=this.series.length;i<len;i++){
        item=this.series[i];
        if(item.hide)continue;
        item.data.slice(0,xl).forEach((d,j)=>{
            h=d/max*ydis;
            x=xs*j+w*index+sp*(index+1);
            that.animateArr.push({
                index:i,
                name:item.name,
                num:d,
                x:Math.round(x),
                y:1,
                w:Math.round(w),
                h:Math.floor(h+2),
                vy:Math.max(300,Math.floor(h*2))/100,
                color:item.color
            });
        });
        index++;
    }
    this.animate();
}

执行动画

执行动画也没啥好说的，里面就是个自执行闭包函数。动画原理就是给y轴依次累加速度值vy。但记得当队列执行完动画后，要停止它，所以有个isStop的标志，每次执行完队列的时候就判断。

animate(){
    var that=this,
        ctx=this.ctx,
        isStop=true;
    (function run(){
        isStop=true;
        for(var i=0,item;i<that.animateArr.length;i++){
            item=that.animateArr[i];
            if(item.y-item.h>=0.1){
                item.y=item.h;
            } else {
                item.y+=item.vy;
            }
            if(item.y<item.h){
                ctx.save();
                // ctx.translate(that.padding+item.x,that.H-that.padding);
                ctx.fillStyle=item.color;
                ctx.fillRect(that.padding+item.x,that.H-that.padding-item.y,item.w,item.y);
                ctx.restore();
                isStop=false;
            }
        }
        if(isStop)return;
        requestAnimationFrame(run);
    }())
}

绑定事件

事件一：mousemove的时候，看看鼠标位置是不是处于分组标签还是数据项上，绘制路径后调用isPointInPath(x,y)，true则canvas.style.cursor='pointer'；如果是数据项的话，还要给把该柱形重新绘制，设置透明度，区分出来。还需要把内容显示出来，这里是一个相对父容器container为绝对定位的div，初始化的时候已经建立为tip属性了。我们把显示部分封装成showInfo方法。

事件二：mousedown的时候，判断鼠标点击哪个分组标签，然后设置对应分组数据series中的hide属性，如果是true，表示不显示该项，然后调用draw方法，重写渲染绘制，执行动画。

bindEvent(){
        var that=this,
            canvas=this.canvas,
            ctx=this.ctx;
        this.canvas.addEventListener('mousemove',function(e){
            var isLegend=false;
                // pos=WindowToCanvas(canvas,e.clientX,e.clientY);
            var box=canvas.getBoundingClientRect();
            var pos = {
                x:e.clientX-box.left,
                y:e.clientY-box.top
            };
            // 分组标签
            for(var i=0,item,len=that.legend.length;i<len;i++){
                item=that.legend[i];
                ctx.save();
                roundRect(ctx,item.x,item.y,item.w,item.h,item.r);
                // 因为缩小了一倍，所以坐标要*2
                if(ctx.isPointInPath(pos.x*2,pos.y*2)){
                    canvas.style.cursor='pointer';
                    ctx.restore();
                    isLegend=true;
                    break;
                }
                canvas.style.cursor='default';
                ctx.restore();
            }

            if(isLegend) return;
            //选择数据项
            for(var i=0,item,len=that.animateArr.length;i<len;i++){
                item=that.animateArr[i];
                ctx.save();
                ctx.fillStyle=item.color;
                ctx.beginPath();
                ctx.rect(that.padding+item.x,that.H-that.padding-item.h,item.w,item.h);
                if(ctx.isPointInPath(pos.x*2,pos.y*2)){
                    //清空后再重新绘制透明度为0.5的图形
                    ctx.clearRect(that.padding+item.x,that.H-that.padding-item.h,item.w,item.h);
                    ctx.globalAlpha=0.5;
                    ctx.fill();
                    canvas.style.cursor='pointer';
                    that.showInfo(pos,item);
                    ctx.restore();
                    break;
                }
                canvas.style.cursor='default';
                that.tip.style.display='none';
                ctx.globalAlpha=1;
                ctx.fill();
                ctx.restore();
            }
            
        },false);

        this.canvas.addEventListener('mousedown',function(e){
            e.preventDefault();
            var box=canvas.getBoundingClientRect();
            var pos = {
                x:e.clientX-box.left,
                y:e.clientY-box.top
            };
            for(var i=0,item,len=that.legend.length;i<len;i++){
                item=that.legend[i];
                roundRect(ctx,item.x,item.y,item.w,item.h,item.r);
                // 因为缩小了一倍，所以坐标要*2
                if(ctx.isPointInPath(pos.x*2,pos.y*2)){
                    that.series[i].hide=!that.series[i].hide;
                    that.animateArr.length=0;
                    that.draw();
                    break;
                }
            }

        },false);
    }
    //显示数据
    showInfo(pos,obj){
        var txt=this.yAxis.formatter?this.yAxis.formatter.replace('{value}',obj.num):obj.num;
        var box=this.canvas.getBoundingClientRect();
        var con=this.container.getBoundingClientRect();
        this.tip.innerHTML = '<p>'+obj.name+':'+txt+'</p>';
        this.tip.style.left=(pos.x+(box.left-con.left)+10)+'px';
        this.tip.style.top=(pos.y+(box.top-con.top)+10)+'px';
        this.tip.style.display='block';
    }

总结

这里完成的只是个基本的效果，其实还有很多地方要进一步优化，比如响应式的支持，移动端的支持，动画的效果，多y轴的支持，显示内容的效果，同时支持折线功能等。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持三水点靠木。