js Canvas实现圆形时钟教程

jakioneplus 2020-05-15 我要评论

阅读本文需要一点关于canvas基本用法的基础，本文实例为大家分享了HTML5 Canvas实现圆形时钟简易教程

第一步：新建一个最简单的html文件，并且在<body>标签中定义元素canvas。

canvas.html

<html>
 <head>
 <title>Canvas clock tutorial</title>
 </head>
 <body>
 <canvas id="clock" width="400" height="400"></canvas>
 </body>
</html>

在这一步完成后，用浏览器打开canvas.html，你会发现什么都看不到，这是因为我们没有在canvas上绘制任何东西，同时也没有为其定义边界。

在canvas .html中为<canvas>添加css样式属性：

<html>
 <head>
 <title>Canvas clock tutorial</title>
 <style type="text/css">
  canvas { border: 1px solid black; }
 </style>
 </head>
 <body>
 <canvas id="clock" width="400" height="400"></canvas>
 </body>
</html>

这样，我们就能看到<canvas>的轮廓。

当没有设置宽度和高度的时候，canvas会初始化宽度为300像素和高度为150像素。该元素可以使用CSS来定义大小，但在绘制时图像会伸缩以适应它的框架尺寸：如果CSS的尺寸与初始画布的比例不一致，它会出现扭曲。

注意: 如果你绘制出来的图像是扭曲的, 尝试在<canvas>的属性中明确规定宽和高，而不是使用CSS。

第二步：新建实现绘制圆形时钟逻辑的draw.js文件，进行初始化工作。

毫无疑问，要实现时钟，就需要获取系统时间。

在js语法中，可以利用Date()来实时获取时间。
var currentTime = new Date();

随后，要掌握的是canvas绘制圆形的函数：
arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise)该方法表示画一个以（x,y）为圆心的、以radius为半径的圆弧（圆），从startAngle开始到endAngle结束，按照anticlockwise给定的方向（默认顺时针（true））来生成。
其中stratAngle和endAngle的单位并不是我们所熟悉的角度单位，而是弧度单位。一个完整的圆跨弧度2π。

在canvas的坐标系中，是以x轴正方向所在的方向为0弧度。时钟指针按顺时针方向转，以2π为一个周期，因此如下图所示，时钟指针，是从(-1/2)*π位置开始走的。

当前时间的弧度计算方式如下：

 //将一个时钟周期12等分，对12求余是因为Date().getHours将返回24小时制的小时。
hour = (currentTime.getHours() % 12 ) * (2 * Math.PI /12); 
//MINUTE 一圈60等分
minute = (currentTIme.getMinutes) * (2* Math.PI / 60); 
//SECOND 一圈60等分
second = (currentTime.getSeconds) * (2 * Math.PI / 60);

由于在canvas中时钟圆从(-1/2)*π开始走，因此我们还需要给它们加上(-1/2)*π的起始偏移量。

初步得到draw.js:

function draw() {
 //canvas绘画的前提工作
 var canvas = document.getElementById('clock');
 var currentTime = new Date();
 var hour = (currentTime.getHours()%12) * Math.PI/6;
 var minute = currentTime.getMinutes() * Math.PI/30;
 var second = currentTime.getSeconds() * Math.PI/30;
 hour = hour - Math.PI * (1/2);
 minute = minute - Math.PI * (1/2);
 second = second - Math.PI * (1/2);
 if (canvas.getContext){
 var ctx = canvas.getContext('2d');
 ctx.beginPath();
 ctx.arc(200,200,50,Math.PI*(-1/2),hour,false);
 ctx.moveTo(200,100);
 ctx.arc(200,200,100,Math.PI*(-1/2),minute,false);
 ctx.moveTo(200,50);
 ctx.arc(200,200,150,Math.PI*(-1/2),second,false);
 ctx.stroke();
 }
}

同时在canvas.html中加入draw.js的引用。

<html>
 <head>
 <title>Canvas clock tutorial</title>
 <style type="text/css">
  canvas { border: 1px solid black; }
 </style>
 <script src="draw.js" type="text/javascript"></script>
 </head>
 <body onload="draw();">
 <canvas id="clock" width="400" height="400"></canvas>
 </body>
</html>

在完成了第二步之后，我们可以看到一个当前时间的圆形时钟轮廓。那么接下来，就是让它动起来！

第三步：使用requestAnimationFrame()方法让时钟动起来。

requestAnimationFrame()的执行频率是1秒60帧，用户可以在requestAnimationFrame定义事件，使其在每一帧中重复、迭代完成相应的事件。

在我们这个案例中，每一帧里面requestAnimationFrame要做的事情很简单，为当前时间的三个参数（时针、分针、秒针）添加增量，然后重新绘制时钟。

根据一秒60帧的频率，那么second在1帧里面的增量是：2*π / 60 / 60 = π / 1800；

minute在一帧里面的增量是second增量的60分之一；hour在一帧里面的增量是minute的12分之1。

另外：当hour、minute、second任一一个变量到达3/2*π后，意味着完成了一个周期，就要重新初始化为(-1/2)*π，否则会覆盖绘制成一个圆。

由此得到：requestAnimationFrame()函数中，hour，minute，second的更新过程如下：

  var s = Math.PI / 1800;
  var m = s / 60;
  var h = m / 12;
  second = second + s;
  minute = minute + m;
  hour = hour + h;
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(minute >= Math.PI * (3/2)){
  minute = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }</span>

更新draw.js的完整代码如下：

function draw() {
 var canvas = document.getElementById('clock');
 var currentTime = new Date();
 var hour = (currentTime.getHours()%12) * Math.PI/6;
 var minute = currentTime.getMinutes() * Math.PI/30;
 var second = currentTime.getSeconds() * Math.PI/30;
 hour = hour - Math.PI * (1/2);
 minute = minute - Math.PI * (1/2);
 second = second - Math.PI * (1/2);
 if (canvas.getContext){
 var ctx = canvas.getContext('2d');
 var s = Math.PI / 1800;
 var m = s / 60;
 var h = m / 12;
 var rotate = requestAnimationFrame(step);
 function step(){
  second = second + s;
  minute = minute + m;
  hour = hour + h;
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(minute >= Math.PI * (3/2)){
  minute = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  ctx.clearRect(0, 0, 400 , 400);
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(200,200,50,Math.PI*(-1/2),hour,false);
  ctx.moveTo(200,100);
  ctx.arc(200,200,100,Math.PI*(-1/2),minute,false);
  ctx.moveTo(200,50);
  ctx.arc(200,200,150,Math.PI*(-1/2),second,false);
  ctx.stroke();
  requestAnimationFrame(step);
 }
 }
}

到这步为止，我们已经得到了一个会动的圆形时钟，接下来，我们为其添加上指针。

第四步*：添加时针、分针、秒针。

JS为我们提供了Math.cos() 、Math.sin() 计算指针到达的位置，它们所接收参数的单位也都是弧度。

 function draw() {
 var canvas = document.getElementById('clock');
 var currentTime = new Date();
 var hour = (currentTime.getHours()%12) * Math.PI/6;
 var minute = currentTime.getMinutes() * Math.PI/30;
 var second = currentTime.getSeconds() * Math.PI/30;
 hour = hour - Math.PI * (1/2);
 minute = minute - Math.PI * (1/2);
 second = second - Math.PI * (1/2);
 if (canvas.getContext){
 var ctx = canvas.getContext('2d');
 var s = Math.PI / 1800;
 var m = s / 60;
 var h = m / 12;
 var rotate = requestAnimationFrame(step);
 function step(){
  second = second + s;
  minute = minute + m;
  hour = hour + h;
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(minute >= Math.PI * (3/2)){
  minute = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  //秒针的终点
  xs = 150 * Math.cos(second) + 200;
  ys = 150 * Math.sin(second) + 200;
  //分针的终点
  xm = 100 * Math.cos(minute) + 200;
  ym = 100 * Math.sin(minute) + 200;
  //时针的终点
  xh = 50 * Math.cos(hour) + 200;
  yh = 50 * Math.sin(hour) + 200;

  ctx.clearRect(0, 0, 400 , 400);
  ctx.beginPath();
  //绘制指针
  ctx.moveTo(200,200);
  ctx.lineTo(xs,ys);
  ctx.moveTo(200,200);
  ctx.lineTo(xm,ym);
  ctx.moveTo(200,200);
  ctx.lineTo(xh,yh);
  //绘制圆形轮廓
  ctx.moveTo(200,150);
  ctx.arc(200,200,50,Math.PI*(-1/2),hour,false);
  ctx.moveTo(200,100);
  ctx.arc(200,200,100,Math.PI*(-1/2),minute,false);
  ctx.moveTo(200,50);
  ctx.arc(200,200,150,Math.PI*(-1/2),second,false);
  ctx.stroke();
  requestAnimationFrame(step);
 }
 }
}

嗯嗯，虽然指针是画出来了，都是我略感后悔，因为感觉太丑了。从审美学角度而言，带指针时钟就应该是个全圆轮廓的时钟。不知道读者有没有同感。我决定在第五步中把第四步回退了。

第五步：个性化、美化、自定义你的时钟。

html5的canvas画布，提供了多种样式属性，如线条颜色、线条粗细等等。

为了提高代码的可重用性，我们将画圆的代码抽象成一个函数。

 function draw() {
 var canvas = document.getElementById('clock');
 var currentTime = new Date();
 var hour = (currentTime.getHours()%12) * Math.PI/6;
 var minute = currentTime.getMinutes() * Math.PI/30;
 var second = currentTime.getSeconds() * Math.PI/30;
 hour = hour - Math.PI * (1/2);
 minute = minute - Math.PI * (1/2);
 second = second - Math.PI * (1/2);
 if (canvas.getContext){
 var ctx = canvas.getContext('2d');
 var s = Math.PI / 1800;
 var m = s / 60;
 var h = m / 12;
 var rotate = requestAnimationFrame(step);
 function step(){
  second = second + s;
  minute = minute + m;
  hour = hour + h;
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(minute >= Math.PI * (3/2)){
  minute = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }

  ctx.clearRect(0, 0, 400 , 400);
  ctx.beginPath();
  //绘制圆形轮廓
  drawCircle(ctx, 100, hour, '#99ff00');
  drawCircle(ctx, 120, minute, '#99ff66');
  drawCircle(ctx, 140, second, '#66cc66');
  requestAnimationFrame(step);
 }
 }
}

function drawCircle(ctx, radius ,endAngle, color){
 ctx.beginPath();
 ctx.moveTo(200,200-radius);
 ctx.strokeStyle = color;
 ctx.lineWidth = 20;
 ctx.arc(200,200,radius,Math.PI*(-1/2),endAngle,false);
 ctx.stroke();
}

第六步（后续添加）：为时钟添加数字指数。

具体做法为多增加一个画布canvas元素。既然我们已经能从Date()中获取时间，那么显示数值的来源不成问题。读者唯一需要知道的就是利用setInterval(thingstodo(),interval)方法来实现每秒更新一次指数。

修改后的canvas.html

<html>
 <head>
 <title>Canvas clock tutorial</title>
 <style type="text/css">
  canvas { border: 1px solid black; }
  #display {position: absolute; top:8; left:8;}
 </style>
 <script src="draw.js" type="text/javascript"></script>
 </head>
 <body onload="draw();">
 <canvas id="clock" width="400" height="400"></canvas>
 <canvas id="display" width="400" height="400"></canvas>
 </body>
</html>

修改后的draw.js

function draw() {
 var canvas = document.getElementById('clock');
 var displayCanvas = document.getElementById('display');
 var currentTime = new Date();
 var hour = (currentTime.getHours()%12) * Math.PI/6;
 var minute = currentTime.getMinutes() * Math.PI/30;
 var second = currentTime.getSeconds() * Math.PI/30;
 hour = hour - Math.PI * (1/2);
 minute = minute - Math.PI * (1/2);
 second = second - Math.PI * (1/2);
 if (canvas.getContext){
 var ctx = canvas.getContext('2d');
 var ctxD = displayCanvas.getContext('2d');
 showDisplay(ctxD, currentTime);
 var s = Math.PI / 1800;
 var m = s / 60;
 var h = m / 12;
 var rotate = requestAnimationFrame(step);
 function step(){
  second = second + s;
  minute = minute + m;
  hour = hour + h;
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(minute >= Math.PI * (3/2)){
  minute = Math.PI * (-1/2);
  }
  if(second >= Math.PI * (3/2)){
  second = Math.PI * (-1/2);
  }

  ctx.clearRect(0, 0, 400 , 400);
  ctx.beginPath();
  //绘制圆形轮廓
  drawCircle(ctx, 100, hour, '#99ff00');
  drawCircle(ctx, 120, minute, '#99ff66');
  drawCircle(ctx, 140, second, '#66cc66');
  requestAnimationFrame(step);
 }
 }
}

function drawCircle(ctx, radius ,endAngle, color){
 ctx.beginPath();
 ctx.moveTo(200,200-radius);
 ctx.strokeStyle = color;
 ctx.lineWidth = 20;
 ctx.arc(200,200,radius,Math.PI*(-1/2),endAngle,false);
 ctx.stroke();
}

function showDisplay(ctx, date){
 var h = date.getHours(),m = date.getMinutes(),s = date.getSeconds();
 //计时文字样式
 ctx.font = "13px Sans-Serif";
 ctx.textAlign = "center";
 ctx.strokeText(h+":"+m+":"+s,200,200);
 var timmer = setInterval(function(){
 s++;
 if(s>=60){
  m++;
  s=0;
 }
 if(m>=60){
  h++;
  m=0;
 }
 if(h>=24){
  h=0;
 }
 ctx.clearRect(0,0,400,400);
 ctx.strokeText(h+":"+m+":"+s,200,200);
 },1000);
}

最终成果图如下：

js Canvas实现圆形时钟教程

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