Canvas详解与常见API
一、Canvas基础
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核心特性
• 像素级绘图：Canvas是基于位图的绘图技术，通过JavaScript操作像素实现图形渲染，适合动态、高性能场景（如游戏、数据可视化）。• 即时模式：每次绘制需手动重绘，无内置状态管理（需通过
save()和restore()手动保存/恢复画布状态）。 -
基本设置
<canvas id="myCanvas" width="600" height="400"></canvas> <script> const canvas = document.getElementById('myCanvas'); const ctx = canvas.getContext('2d'); // 获取2D上下文 </script>• 注意：画布尺寸建议直接在HTML属性中设置，避免CSS缩放导致失真。
二、Canvas核心API分类
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图形绘制
• 矩形：ctx.fillRect(x, y, width, height); // 填充矩形 ctx.strokeRect(x, y, width, height); // 描边矩形 ctx.clearRect(x, y, width, height); // 清除区域• 路径：
ctx.beginPath(); // 开始路径 ctx.moveTo(x1, y1); // 移动起点 ctx.lineTo(x2, y2); // 绘制直线 ctx.arc(x, y, r, startAngle, endAngle);// 绘制圆弧 ctx.closePath(); // 闭合路径 ctx.fill(); // 填充路径 ctx.stroke(); // 描边路径 -
样式与颜色
• 颜色：ctx.fillStyle = 'red'; // 填充颜色 ctx.strokeStyle = 'rgba(0,0,255,0.5)'; // 描边颜色• 渐变：
const gradient = ctx.createLinearGradient(0,0,200,0); gradient.addColorStop(0, 'red'); // 线性渐变 -
变换操作
• 坐标系变换：ctx.translate(dx, dy); // 平移 ctx.rotate(radians); // 旋转 ctx.scale(sx, sy); // 缩放• 裁剪：
ctx.clip(); // 按路径裁剪画布 -
文本与图像
• 文本：ctx.font = '20px Arial'; // 字体设置 ctx.fillText('Hello', x, y); // 填充文本• 图像：
const img = new Image(); img.onload = () => ctx.drawImage(img, x, y, w, h);
SVG详解与核心特性
一、SVG基础
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核心特性
• 矢量图形：基于XML的矢量格式，无限缩放不失真，适合图标、地图等。•
DOM集成：SVG元素是DOM的一部分，支持CSS样式和JavaScript事件绑定。 -
基本结构
<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" viewBox="0 0 100 100"> <circle cx="50" cy="50" r="40" fill="blue" /> </svg>
二、SVG核心元素与API
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基本形状
<rect x="10" y="10" width="80" height="80" /> <!-- 矩形 --> <circle cx="50" cy="50" r="40" /> <!-- 圆形 --> <path d="M10 80 L90 80 L50 20 Z" /> <!-- 路径 --> -
路径指令（
<path>）
• 指令示例：◦
M x y：移动到坐标点◦
L x y：画直线◦
A rx ry x轴旋转 大弧标志 方向标志 x y：画圆弧 -
动画与交互
• SMIL动画：<animate attributeName="cx" from="0" to="100" dur="2s" repeatCount="indefinite" />• JavaScript事件：
document.querySelector('circle').addEventListener('click', () => { // 处理点击事件 }); -
滤镜与特效
<filter id="blur"> <feGaussianBlur stdDeviation="5" /> </filter> <rect filter="url(#blur)" ... />
Canvas与SVG对比
| 维度 | Canvas | SVG |
|---|---|---|
| 图形类型 | 位图（像素操作） | 矢量图（XML描述） |
| 交互性 | 需手动处理事件（如点击区域检测） | 原生支持DOM事件（如点击、悬停） |
| 性能 | 适合高频更新（如游戏） | 复杂图形可能因DOM操作性能下降 |
| 可访问性 | 需额外ARIA属性支持 | 原生支持屏幕阅读器 |
| 典型应用 | 游戏、实时图表、图像处理 | 图标、地图、数据可视化 |
总结与选择建议
• Canvas：优先用于动态、高性能场景（如游戏帧渲染），需手动管理图形状态。
• SVG：适合静态或交互复杂的矢量图形（如可缩放地图），开发效率高。
两者可结合使用，例如用Canvas渲染动态背景，SVG叠加交互控件。
Canvas 的深层次理解与高级应用需要从底层原理、性能优化、复杂交互、跨领域融合等多个维度展开。以下结合技术实现与工程实践，对 Canvas 的高级应用场景和技术要点进行系统性解析：
Canvas高级应用
一、Canvas 底层原理与性能优化
1. 渲染管线与硬件加速
Canvas 的渲染性能依赖于浏览器的渲染引擎，现代浏览器通过 GPU 加速优化 2D/3D 渲染。开启硬件加速的方式包括：
• 设置 CSS 属性 transform: translateZ(0) 或 will-change: transform
• 使用 WebGL 上下文替代 2D 上下文（如 Three.js 库）
2. 离屏渲染与缓存技术
• 离屏 Canvas：通过创建隐藏的 Canvas 预渲染复杂图形，再复制到主画布：
const offCanvas = document.createElement('canvas');
const offCtx = offCanvas.getContext('2d');
offCtx.drawComplexGraphics(); // 预渲染
ctx.drawImage(offCanvas, 0, 0); // 主画布绘制
• 分层画布：将动态与静态内容分离到不同 Canvas 层，减少重绘区域
3. 性能瓶颈突破
• 减少状态切换：合并相同属性的绘制操作（如批量绘制同色图形）
• 整数坐标优化：避免浮点坐标导致的抗锯齿计算开销
• Web Workers：将耗时代码（如像素处理）移至子线程
二、动画与复杂交互
1. 高级动画技术
• 逐帧动画：利用 requestAnimationFrame 实现流畅动画循环：
function animate() {
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
updatePosition(); // 更新状态
drawFrame(); // 绘制新帧
requestAnimationFrame(animate);
}
• 路径动画：通过贝塞尔曲线模拟自然运动轨迹（如抛物线、缓动效果）
2. 交互事件处理
• 自定义碰撞检测：结合 getImageData 实现像素级点击检测
• 手势识别：通过触控事件 (touchstart, touchmove) 实现缩放/旋转
• 动态响应式布局：监听 resize 事件自适应画布尺寸
三、图像处理与合成
- 像素级操作
•滤镜算法：通过getImageData修改像素 RGBA 值实现灰度、模糊等效果：
const imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
const data = imageData.data;
for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
const avg = (data[i] + data[i+1] + data[i+2]) / 3; // 灰度计算
data[i] = data[i+1] = data[i+2] = avg;
}
ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
• 蒙版合成：使用 globalCompositeOperation 实现图像叠加模式（如 multiply、screen）
####2. 高级图像渲染
• 动态纹理映射：结合 createPattern 实现平铺背景
• 阴影与渐变：通过 shadowBlur 和 createRadialGradient 增强立体感
四、数据可视化与复杂图形
- 大规模数据渲染
•分块加载：对海量数据分区域渲染，结合滚动事件动态加载
• WebGL 加速：使用 ECharts 或 D3.js 的 WebGL 版本绘制百万级数据点
- 自定义图表开发
• 矢量图形库：集成 Konva.js 实现可交互的拓扑图、流程图
• 动态更新策略：脏矩形算法局部刷新（如股票实时走势图）
五、跨领域融合与扩展
- AR/VR 应用
• WebXR 集成：通过 WebGL 与 WebXR API 实现 3D 空间绘制
• 手势交互：利用 TensorFlow.js 实现手势识别控制画布元素
六、工程化实践
- 模块化设计：将绘图逻辑拆分为独立组件（如
ChartRenderer、SpriteManager） - 性能监控：通过
performance.now()分析关键路径耗时 - 跨浏览器兼容：针对 Safari 等浏览器进行渲染差异适配
- 安全防护：处理 Canvas 指纹追踪与跨域资源加载限制
应用案例
Bpmn.js中图形绘制
BaseViewer.prototype.saveSVG = wrapForCompatibility(function saveSVG(options) {
options = options || {};
var self = this;
return new Promise(function(resolve, reject) {
self._emit('saveSVG.start');
var svg, err;
try {
var canvas = self.get('canvas');
var contentNode = canvas.getDefaultLayer(),
defsNode = domQuery('defs', canvas._svg);
var contents = innerSVG(contentNode),
defs = defsNode ? '<defs>' + innerSVG(defsNode) + '</defs>' : '';
var bbox = contentNode.getBBox();
svg =
'<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>\n' +
'<!-- created with bpmn-js / http://bpmn.io -->\n' +
'<!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN" "http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd">\n' +
'<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" ' +
'width="' + bbox.width + '" height="' + bbox.height + '" ' +
'viewBox="' + bbox.x + ' ' + bbox.y + ' ' + bbox.width + ' ' + bbox.height + '" version="1.1">' +
defs + contents +
'</svg>';
} catch (e) {
err = e;
}
self._emit('saveSVG.done', {
error: err,
svg: svg
});
if (!err) {
return resolve({ svg: svg });
}
return reject(err);
});
});
Canvas转SVG
Canvas 模块在编辑时维护 SVG DOM 树，saveSVG 直接提取该树结构，无需二次渲染。
Canvas到SVG的转换并非传统的光栅化过程，而是直接提取运行时维护的SVG DOM树。这种设计使得：
编辑阶段通过Canvas管理交互状态导出时直接序列化已构建的SVG结构
additionalModules注入自定义渲染器
