用CSS和SVG制作饼图

饼图，即使是最简单的只有两种颜色的形式，用Web技术创建也并不简单，尽管都是一些常见的信息内容，从简单的统计到进度条指标还有计时器。通常是使用外部图像编辑器来分别为多个值创建多个图像来实现，或是使用大型的JavaScript框架来设计更复杂的图表。

尽管这个东西并不像它曾经看起来那么难以实现，但是也没有什么直接并且简单的方法。但是，现在已经有很多更好、更易于维护的方式来实现它。

基于变换的解决方案

这个方案从HTML的角度来说是最好的：它只需要一个元素，其它的都可以用伪元素、变换和CSS渐变完成。我们从下面这个简单的元素开始：

<div class="pie"></div> 

现在，假设我们希望显示一个 20% 比例的饼图。灵活性的问题我们后面再解决。我们先给元素添加样式，让它变成一个圆，也就是我们的背景：

图1：第一步是先画一个圆（或者可以说是显示0%比例的饼图）

.pie {   width: 100px; height: 100px;   border-radius: 50%;   background: yellowgreen; } 

我们的饼图是绿色（特指 yellowgreen ）和棕色（ #655 ）显示的百分比。可能会在比例部分尝试使用 transform 中的 skew ，但是经过几次试验之后表明，这是一个非常混乱的方案。因此，我们用这两种颜色为这个饼图的左右部分分别着色，然后对于我们想要的百分比，使用旋转的伪元素来实现。

我们使用一个简单的线性渐变，给右半部分着棕色：

background-image: linear-gradient(to right, transparent 50%, #655 0); 

图2：用一个简单的线性渐变给右半圆着棕色

如图2所示，这样就完成了。现在，我们可以继续为伪元素添加样式，让它成为一个蒙版：

.pie::before {   content: '';   display: block;   margin-left: 50%;   height: 100%; } 

图3：虚线内的内容表示伪元素将作为蒙版的区域

你可以在图3中看到我们的伪元素当前定位相对于我们的pie元素。目前，它还没有添加样式，也没有覆盖任何东西，只是一个透明的矩形。在开始添加样式之前，我们先来分析一下：

• 因为我们希望它覆盖圆的棕色部分，我们需要给它应用一个绿色的背景，使用 background-color: inherit 来避免重复定义，因为我们本来就希望它和父元素的背景颜色保持一致。
• 我们希望它绕着圆的中心点旋转，中心点在伪元素的左边，所以我们需要给它的 transform-origin ，应用一个 0 50% ，或者是直接一个 left 。
• 我们不想要它是一个矩形，因为它会超过饼图的边缘，所以我们需要给 .pie 应用 overflow: hidden ，或者是一个恰当的 border-radius 让它成为一个半圆。

综上所述，伪元素的CSS样式如下：

.pie::before {   content: '';   display: block;   margin-left: 50%;   height: 100%;   border-radius: 0 100% 100% 0 / 50%;   background-color: inherit;   transform-origin: left; } 

图4：添加样式之后的伪元素（这里用虚线表示）

我们的饼图目前如图4所示。现在开始有趣起来了！我们可以开始旋转伪元素，给它应用一个 rotate() 变换。要显示 20% 的比例，我们可以给它一个 72deg （ 0.2 x 360 = 72 ），或 .2turn ，这个可读性更好。你可以在图5中看到不同旋转角度值的结果。

图5：分别展示不同百分比的饼图，从左到右：10% ( 36deg 或 .1turn ), 20% ( 72deg 或 .2turn ), 40% ( 144deg 或 .4turn )

你可能会想我们已经完成了，但是它可没这么简单。我们的饼图在展示 0 到 50% 的大小的内容时是没有任何问题的，但是如果我们要描绘一个 60% 的旋转（通过应用 .6turn ），就会发生如图6的情况。但是，别担心，我们可以解决这个事情！

图6：对于超过50%的比例，我们的饼图就跪了orz（这里的是60%）

如果我们把 50%-100% 比例的情况作为单独的一个问题，可能会注意到可以使用之前的解决方案的反相版本：从 0 到 .5turn 旋转的棕色伪元素。所以，对于一个 60% 的饼图，伪元素的CSS代码如下：

.pie::before {   content: '';   display: block;   margin-left: 50%;   height: 100%;   border-radius: 0 100% 100% 0 / 50%;   background: #655;   transform-origin: left;   transform: rotate(.1turn); } 

图7： 60% 饼图的正确打开方式~

你可以在图7中看到结果。因为我们已经制定了一个可以描绘出任何百分比的方法，我们甚至可以为饼图从 0% 到 100% 添加动画效果，创建出一个有趣的进度条：

@keyframes spin {   to { transform: rotate(.5turn); } }  @keyframes bg {   50% { background: #655; } }  .pie::before {   content: '';   display: block;   margin-left: 50%;   height: 100%;   border-radius: 0 100% 100% 0 / 50%;   background-color: inherit;   transform-origin: left;   animation: spin 3s linear infinite,              bg 6s step-end infinite; } 

显示没有问题，但是我们如果给多个不同百分比的静态饼图添加样式呢，最常见的用例是？在理想情况下，我们希望可以简单地输入如下的内容：

<div class="pie">20%</div> <div class="pie">60%</div> 

然后就可以得到两个饼图，一个表示 20% ，一个表示 60% 。首先，我们先研究一下如何使用内联样式来完成，然后我们可以写一个简短的脚本来解析文本内容，对应地添加内联样式，而且要代码优雅、封装、可维护性，还有最重要的一点，可访问性。

使用内联样式控制饼图百分比的一个困难是：用于设置百分比CSS代码是用伪元素完成的。而且你也知道，我们不能给伪元素设置内联样式，所以我们需要创新。

解决方案来自最不可能的地方之一。我们将要使用我们已经介绍过的动画，但是它是暂停状态的。我们不会让它像一个正常的动画那样运行，我们将使用负延迟来让它可以静态地暂停在某个点。很奇怪？一个负的 animation-delay 的值不仅在规范中是允许的，在类似这样的案例中也是非常好用：

因为我们的动画是暂停的，它的第一帧就是我们唯一展示的那一帧（通过我们的 animation-delay 定义）。饼图上显示的百分比将会是我们的 animation-delay 的总时间。例如，当前的持续时间是 6s ，我们的 animation-delay 值为 -1.2s 则显示 20% 的百分比。为了简化计算，我们设置一个 100s 的持续时间。记住因为我们的动画是永远暂停的，我们给它指定的延迟大小并不会有什么影响。

还有最后一个问题：动画是赋给伪元素的，但是我们想要给 .pie 元素设置内联样式。因为 <div> 上没有动画，我们可以给它设置 animation-delay 作为内联样式，然后给伪元素应用 animation-delay: inherit; 。综上所述， 20% 和 60% 的饼图的HTML代码如下：

<div class="pie" style="animation-delay: -20s"></div> <div class="pie" style="animation-delay: -60s"></div> 

刚刚提出的这个动画的CSS代码如下（省略 .pie 规则，因为没有改变）：

@keyframes spin {   to { transform: rotate(.5turn); } }  @keyframes bg {   50% { background: #655; } }  .pie::before {   /* [Rest of styling stays the same] */   animation: spin 50s linear infinite, bg 100s step-end infinite;   animation-play-state: paused;   animation-delay: inherit; } 

这时候，可以把HTML标签改成使用百分比作为内容，和一开始希望的一样，然后通过一个简单的脚本为其添加 animation-delay 内联样式。

$$('.pie').forEach(function(pie) {   var p = parseFloat(pie.textContent);   pie.style.animationDelay = '-' + p + 's'; }); 

注意到文本内容完好无损，因为希望它具有可访问性和可用性。现在，饼图如图8所示。我们需要把文本隐藏掉，可以简单地通过 color: transparent 来完成，这样它保留了可选择和可打印的特性。作为额外补充，可以把百分比放置在饼图的中心位置，这样在用户选中它的时候它就不是放在一个随机的位置了。要完成它，我们需要：

图8：没有隐藏文本前的图

• 把饼图的 height 转换成 line-height （或添加一个和 height 值相等的 line-height ，但是这值是毫无意义的重复代码，因为 line-height 会自动计算 height 的值）。
• 通过绝对定位给伪元素设置大小和位置，这样它不会把文本挤下去。
• 添加 text-align: center; 让文本水平居中。

最后的代码如下：

.pie {   position: relative;   width: 100px;   line-height: 100px;   border-radius: 50%;   background: yellowgreen;   background-image: linear-gradient(to right, transparent 50%, #655 0);   color: transparent;   text-align: center; }  @keyframes spin {   to { transform: rotate(.5turn); } } @keyframes bg {   50% { background: #655; } }  .pie::before {   content: '';   position: absolute;   top: 0; left: 50%;   width: 50%; height: 100%;   border-radius: 0 100% 100% 0 / 50%;   background-color: inherit;   transform-origin: left;   animation: spin 50s linear infinite, bg 100s step-end infinite;   animation-play-state: paused;   animation-delay: inherit; } 

基于SVG的解决方案

SVG使得很多图形工作变得更加简单，饼图也不例外。但是，用 path 路径创建饼图，需要复杂的数学计算，我们可以使用一点小技巧来代替。

我们从一个圆开始：

<svg width="100" height="100"> <circle r="30" cx="50" cy="50" /> </svg> 

现在，给它应用一些基础的样式：

circle {   fill: yellowgreen;   stroke: #655;   stroke-width: 30; } 

图9：从一个绿色的SVG圆形，带一个胖胖的 #655 描边开始

你可以在图9中看到我们绘制的加了描边的圆。SVG描边不止有 stroke 和 stroke-width 属性。还有很多不是特别流行的描边相关的属性可以用于对描边进行微调。其中一个是 stroke-dasharray ，用于创建虚线描边。例如，我们可以使用如下：

stroke-dasharray: 20 10; 

图10：一个简单的虚线描边，通过 stroke-dasharray 属性创建

这行代码的意思是我们的虚线是 20 的长度加上 10 的边距，如图10所示。在这里，你可能会好奇这个SVG描边属性和饼图究竟有什么关系呢。如果我们给描边应用一个值为 0 的虚线宽度，和一个大于或等于我们当前圆的周长的边距，它可能就清晰一些了（计算周长： C = 2πr , 所以在这里 C = 2π × 30 ≈ 189 ）：

stroke-dasharray: 0 189; 

图11：不同 stroke-dasharray 值对应的效果；从左到右： 0 189 ; 40 189 ; 95 189 ; 150 189

如图11中的第一个圆所示，它的描边的都被移除了，只剩下一个绿色的圆。但是，当我们开始增大第一个值的时候，有趣的事情发生了（图11）：因为边距太长，我们就没有虚线描边了，只有一个描边覆盖了我们指定的圆的周长的百分比。

你可能已经开始弄清楚了这是怎么回事：如果我们把圆的半径减小到一定程度，它可能就会完全被它的描边覆盖，最后得到的是一个非常类似于饼图的东西。例如，你可以在图12中看到：当给圆应用一个 25 的半径和一个 50 的 stroke-width ，像下面的效果：

图12：我们的SVG图像开始像一个饼图了O(∩_∩)O

记住：SVG描边总是相对于元素边缘一半在内一半在外的（居中的）。将来应该可以控制这一行为。

<svg width="100" height="100">   <circle r="25" cx="50" cy="50" /> </svg>  circle {   fill: yellowgreen;   stroke: #655;   stroke-width: 50;   stroke-dasharray: 60 158; /* 2π × 25 ≈ 158 */ } 

现在，把它变成我们在上一个解决方案中制作的饼图的样子是非常容易的：我们只需要在描边下面添加一个更大的绿色圆形，然后逆时针旋转 90° ，这样它的起点就在顶部中间。因为 <svg> 元素也是HTML元素，我们可以给它添加样式：

svg {   transform: rotate(-90deg);   background: yellowgreen;   border-radius: 50%; } 

图13：最后的SVG饼图

你可以在图13中看到最终结果。这种技术可以让饼图更容易实现从 0% 到 100% 变化的动画。我们只需要创建一个CSS动画，让 stroke-dasharray 从 0 158 变成 158 158 ：

@keyframes fillup {   to { stroke-dasharray: 158 158; } }  circle {   fill: yellowgreen;   stroke: #655;   stroke-width: 50;   stroke-dasharray: 0 158;   animation: fillup 5s linear infinite; } 

作为一个额外的改进，我们可以在圆上指定一个特定半径，使其周长无限接近 100 ，这样我们可以用百分比指定 stroke-dasharray 的长度，而不需要做计算。因为周长是 2πr ，我们的半径则是 100 ÷ 2π ≈ 15.915494309 ，约等于 16 。我们还可以用 viewBox 特性指定SVG的尺寸，可以让它自动调整为容器的大小，不要使用 width 和 height 属性。

经过以上调整，图13的饼图的HTML标签如下：

<svg viewBox="0 0 32 32">   <circle r="16" cx="16" cy="16" /> </svg> 

CSS如下：

svg {   width: 100px; height: 100px;   transform: rotate(-90deg);   background: yellowgreen;   border-radius: 50%; }  circle {   fill: yellowgreen;   stroke: #655;   stroke-width: 32;   stroke-dasharray: 38 100; /* for 38% */ } 

注意现在百分比已经可以很方便地改变了。当然，即使已经简化了标签，我们还是不想在绘制每个饼图的时候都重复一遍所有这些SVG标签。这是时候拿出JavaScript来帮我们一把了。我们写一个简单的脚本，让我们的HTML标签直接简单地这样写：

<div class="pie">20%</div> <div class="pie">60%</div> 

然后在每个 .pie 元素里边添加一个内联SVG，包括所有需要的元素和属性。它还会添加一个 <title> 元素，为了增加可访问性，这样屏幕阅读器用户还可以知道当前的饼图表示的百分比。最后的脚本如下：

$$('.pie').forEach(function(pie) {   var p = parseFloat(pie.textContent);   var NS = "http://www.w3.org/2000/svg";   var svg = document.createElementNS(NS, "svg");   var circle = document.createElementNS(NS, "circle");   var title = document.createElementNS(NS, "title");   circle.setAttribute("r", 16);   circle.setAttribute("cx", 16);   circle.setAttribute("cy", 16);   circle.setAttribute("stroke-dasharray", p + " 100");   svg.setAttribute("viewBox", "0 0 32 32");   title.textContent = pie.textContent;   pie.textContent = '';   svg.appendChild(title);   svg.appendChild(circle);   pie.appendChild(svg); }); 

就是它了！你可能会觉得CSS方法比较好，因为它的代码比较简单而且更靠谱。但是，SVG方法相比纯CSS方案还是有一定的优势的：

• 可以 非常容易地添加第三种颜色 ：只需要添加另一个描边圆，然后使用 stroke-dashoffset 设置它的描边属性。然后，将它的描边长度添加到下方的圆的描边长度上。如果是前面那个CSS的方案，你要如何给饼图添加第三种颜色呢？
• 我们不需要考虑打印的问题，因为SVG元素就像 <img> 元素一样，被默认为是内容的一部分，打印完全没有问题。第一种方案取决于背景，所以不会被打印。
• 我们可以使用内联样式改变颜色，也就是说我们可以通过脚本就直接改变颜色（如，根据用户输入改变颜色）。第一种方案依赖于伪元素，除了通过继承，它没有其它办法可以添加内联样式，这很不方便。

相关资源

• CSS Transforms
• CSS Image Values
• CSS Backgrounds & Borders
• Scalable Vector Graphics
• CSS Image Values Level 4

将来的饼图

圆锥形渐变在这里也可以非常有帮助。它只需要一个圆形元素，以及带有两个色标的锥形渐变即可做出饼图。例如，图5中表示40%的饼图可以这样完成：

.pie {   width: 100px; height: 100px;   border-radius: 50%;   background: conic-gradient(#655 40%, yellowgreen 0); } 

还有，一旦 CSS Values Level 3 中定义的 attr() 函数更新后被广泛应用，你就可以用简单的HTML属性来控制百分比了：

background: conic-gradient(#655 attr(data-value %), yellowgreen 0); 

要添加第三种颜色也非常容易。例如，对于上面展示的饼图，我们只需要再增加两个色标：

background: conic-gradient(deeppink 20%, #fb3 0, #fb3 30%, yellowgreen 0); 

注：多亏了 Lea的锥形渐变polyfill ，我们现在才可以使用锥形渐变，在她的SmashingConf演讲结束不久之后发表的。这可能就是你将来用CSS来设计饼图的方式！这里的三种方法你会使用什么哪种，以及为什么这样做？或者你已经想到了一个完全不同的解决方案？请在评论中留言~

彦子

在校学生，本科计算机专业。逗比一枚，热爱前端热爱生活，喜欢CSS喜欢JavaScript喜欢SVG，爱玩PS玩AI玩啊逗比的软件。努力向上，厚积薄发。