iOS图形

CoreGraphics、CALayer、UIBezierPath

Posted by Ted on January 10, 2017

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一、概念

Core Graphics Framework

Core Graphics Framework 是一套基于C的API框架,使用了Quartz作为绘图引擎。它提供了低级别、轻量级、高保真度的2D渲染。该框架可以用于基于路径的绘图、变换、颜色管理、脱屏渲染,模板、渐变、遮蔽、图像数据管理、图像的创建、遮罩以及PDF文档的创建、显示和分析

Graphics Context

Graphics Context是一个数据类型(CGContextRef)、Quartz绘制图像到输出设备的信息都保存在其中,Graphics Context定义了基本的绘制属性,如颜色、裁减区域、线条宽度和样式信息、字体信息、混合模式等

使用UiKit,你只能在当前上下文中绘图,所以如果你当前处于UIGraphicsBeginImageContextWithOptions函数或drawRect:方法中,你就可以直接使用UIKit提供的方法进行绘图。如果你持有一个context:参数,那么使用UIKit提供的方法之前,必须将该上下文参数转化为当前上下文。幸运的是,调用UIGraphicsPushContext 函数可以方便的将context:参数转化为当前上下文,记住最后别忘了调用UIGraphicsPopContext函数恢复上下文环境。

通过调用UIGraphicsGetCurrentContext()方法可以获取当前的Graphics Context

二、五种绘图方式

用六种方式来画下面这个圆

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所有的代码可以Github-五种绘图方式

1、UIView+drawRect+UIBezierPath

重写drawRect能够自动生成Context,所以可以在drawRect方法里面画图形

- (void)drawRect:(CGRect)rect{
    UIBezierPath *p = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(100,100,100,100)];
    [[UIColor orangeColor] setFill];
    [p fill];
}

2、UIView+drawRect+context

获取到drawRect自动生成的context,在context里画图形

- (void)drawRect:(CGRect)rect{
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextAddEllipseInRect(context, CGRectMake(100,100,100,100));
    CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor orangeColor].CGColor);
    CGContextFillPath(context);
}

3、UIView+drawLayer: inContext:

注意要显式调用[view.layer setNeedsDisplay]这个方法才起作用

- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx{
    CGContextAddEllipseInRect(ctx, CGRectMake(100,100,100,100));
    CGContextSetFillColorWithColor(ctx, [UIColor orangeColor].CGColor);
    CGContextFillPath(ctx);
}

或者

- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx{
    UIGraphicsPushContext(ctx);
    UIBezierPath* p = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(100,100,100,100)];
    [[UIColor orangeColor] setFill];
    [p fill];
    UIGraphicsPopContext();
}

4、CALayer+drawInContext

插入Layer层,注意插入Layer层时,要显式调用setNeedsDisplay,这样就会调用drawInContext

    DrawLayer *layer = [[DrawLayer alloc]init];
    layer.frame = self.view.bounds;
    [layer setNeedsDisplay];
    [self.view.layer addSublayer:layer];
@implementation DrawLayer

- (void)drawInContext:(CGContextRef)ctx{
    CGContextAddEllipseInRect(ctx, CGRectMake(100,100,100,100));
    CGContextSetFillColorWithColor(ctx, [UIColor orangeColor].CGColor);
    CGContextFillPath(ctx);
}
@end

5、UIGraphicsBeginImageContextWithOptions

- (void)drawImage{
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(100,100), NO, 0);
    CGContextRef con = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextAddEllipseInRect(con, CGRectMake(0,0,100,100));
    CGContextSetFillColorWithColor(con, [UIColor orangeColor].CGColor);
    CGContextFillPath(con);
    UIImage* image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    UIImageView  *imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    [imageView setImage:image];
    [self.view addSubview:imageView];    
}

或者

    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(100,100), NO, 0);
    UIBezierPath* p = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0,0,100,100)];
    [[UIColor blueColor] setFill];
    [p fill];
    UIImage* image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    UIImageView  *imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    [imageView setImage:image];
    [self.view addSubview:imageView];

三、上下文切换

1、CGContextSaveGState/CGContextRestoreGState

[[UIColor redColor] setStroke]; //画笔红色
CGContextSaveGState(UIGraphicsGetCurrentContext()); //记录上下文的当前状态
[[UIColor blackColor] setStroke]; //画笔黑色
CGContextRestoreGState(UIGraphicsGetCurrentContext()); //恢复之前记录的上下文状态
UIRectFill(CGRectMake(10, 10, 100, 100)); //绘制红色矩形

2、UIGraphicsPushContext/UIGraphicsPopContext

  1. 当前正在使用CoreGraphics绘制图形A,想要使用UIKit绘制完全不同的图形B,此时就希望保存当前绘图context及已绘制内容。
  2. 使用UIGraphicsPushContext切换到一个全新的绘图context。
  3. 使用UIKit绘制图形B。
  4. 使用UIGraphicsPopContext恢复之前的绘图context,继续使用CoreGraphics绘制图形A。
- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx{
    UIGraphicsPushContext(ctx);
    UIBezierPath* p = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(100,100,100,100)];
    [[UIColor orangeColor] setFill];
    [p fill];
    UIGraphicsPopContext();
}

3、UIGraphicsBeginImageContext/UIGraphicsEndImageContext

如果想在切换绘图context后,继续使用CoreGraphics绘图(而非UIKit),则不需要使用UIGraphicsPushContext/UIGraphicsPopContext。因为CoreGraphics已将绘图context视为参数。使用场景是:

  1. 当前正在绘制图形A。
  2. 使用UIGraphicsBeginImageContext将旧的绘图context入栈,创建新的绘图context并使用。
  3. 绘制图形B。
  4. 结束绘制图形B之后,使用UIGraphicsEndImageContext恢复到之前的绘图context,继续绘制图形A。
// 绘图中
UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
[self.view drawViewHierarchyInRect:self.view.bounds afterScreenUpdates:YES];
UIImage *snapshot = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
UIGraphicsEndImageContext();
imageView.image = snapshot;
// 继续绘图

四、CALayer与UIView

视图即UIView,并不是直接显示在屏幕上,而是在创建视图对象的时候视图对象会自动创建一个层,而视图对象把要显示的东西绘制在层上,待到需要显示时硬件将所有的层拷贝,然后按Z轴的高低合成最终的显示结果

view的完整显示过程

  1. view.layer会准备一个Layer Graphics Contex(图层类型的上下文)
  2. 调用view.layer.delegate(view)的drawLayer:inContext:,并传入刚才准备好的上下文
  3. view的drawLayer:inContext:方法内部又会调用view的drawRect:方法
  4. view就可以在drawRect:方法中实现绘图代码, 所有东西最终都绘制到view.layer上面
  5. 系统再将view.layer的内容拷贝到屏幕, 于是完成了view的显示