iOS翻译-Core Graphics教程1：入门

翻译了一篇raywenderlich的文章，Core Graphics的入门教程。（有部分省略，剩下的都是主要过程。）

原文链接: http://www.raywenderlich.com/90690/modern-core-graphics-with-swift-part-1

想象一下你开发完成了你的app，并且运行良好，但是界面不太好看。你可以用Photoshop绘制多个size的控件图片,希望Apple不会出@4x retina的屏幕。。

或者你可以提前预想到使用 Core Graphice 代码创建一个image，这样就能自动适应各种尺寸显示在设备上。

Core Graphics 是Apple的矢量绘图框架。它非常强大，API功能齐全，里面有许多需要学习的知识。但不用害怕，这里三部分可以引导你入门，最后你将在app里面创建一个好看的图形。

这是一个全新的系列，用先进的方法来教开发者使用 Core Graphice 。这个系列全部在Xcode6用Swift写(现在Xcode7了，测试可以通过),包含了新的功能，例如 @IBDesignable 和 @IBInspectable ，可以让 Core Graphics 学起来更加有趣和容易。

带着你最喜欢的饮料，让我们开始吧！

介绍Flo - 每次喝一杯

你将创建一个完整的app来记录你喝水的习惯。

这个app很容易记录你喝了多少水。它会告诉我们一天喝8杯水是健康的，但很容易在记录几杯后就忘记了。这就是写Flo的原因。每次你干完一杯新鲜的水，点击计数器。你也可以在里面看见7天的记录。

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在这部分里面，你将使用 UIKit 的绘制方法创建3个控件。

在第二部分，你将深入了解 Core Graphice 内容，绘制图形。

在第三部分，你将创建带图案的背景，奖励自己一枚自己绘制的金牌.

创建自定义视图

当你想自定义绘制图形的时候，你需要三个步骤：

1、创建 UIView 的子类
2、覆盖 drawRect 方法，在里面写一些绘制的代码
3、没有第三步了

让我们尝试做一个自定义的加号按钮

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先差创建一个button,命名为 PushButtonView

UIButton 是 UIView 的子类，所以在 UIButton 里面能够使用 UIView 的所有方法，例如 drawRect

打开 Identity Inspector ，修改class为自定义的 PushButtonView
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坐标和大小是X=250, Y=350, Width=100, and Height=100

增加约束

使用Auto Layout增加约束

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会创建4个约束，你可以在 Size Inspector 里面看见下面的内容

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移除默认的Button的title

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绘制Button

首先需要明白3个原理，绘制图片的路径：

1、路径是可以绘制和填充的
2、路径轮廓的颜色是当前绘制的颜色
3、使用当前的填充颜色填满封闭的路径

创建 Core Graphice 路径可以通过 UIBezierPath ，他提供了友好的API创建路径。无论你想要线、曲线、矩形、还有一些列的连接点。

在 PushButtonView.swift 下面添加方法

 override func drawRect(rect: CGRect) {
  var path = UIBezierPath(ovalInRect: rect)
  UIColor.greenColor().setFill()
  path.fill()
}

这里用 ovalInRect 椭圆形方法，传递了一个矩形的大小。生成一个100*100的button在storyboard.所以椭圆形实际上是圆形。

路径本身不知道如何绘制。你可以定义一个路径但是不会绘制任何有用的内容。为了绘制路径，你可以给当前内容一个填充的颜色(fill color)

运行程序将看见绿色的圆形.

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到目前为止，你会发现创建一个自定义的图形是多么容易，你已经创建了一个button的子类，覆盖了 drawRect 方法，并且添加了 UIButton 在你的Storyboard上面

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Core Graphics绘制的原理

每一个 UIView 都有一个 graphics context (绘图上下文),在设备硬件显示前，绘制的所有视图都会被渲染到这个上下文中.

iOS 在任何时候需要更新视图都是通过调用 drawRect 方法。发生在

1、视图是在屏幕上是新的
2、顶部视图被移除
3、视图的hidden属性改变
4、明确调用 setNeedsDisplay() 和 setNeedsDisplayInRect() 方法

注意：所有 drawRect 里面绘制，在完成之后会放到view 的graphics context中。如果你在 drawRect 外部绘制，你需要在最后面创建自己的graphics context

你还不必使用 Core Graphics 因为UIKit封装了很多 Core Graphics 的方法。例如 UIBezierPath 封装了 CGMutablePath (这是Core Graphics底层的API)

注意：不要直接调用 drawRect . 如果你需要更新视图，调用 setNeedsDisplay() 方法

setNeedsDisplay() 不会自己调用 drawRect 方法，但是会标记视图，让视图通过 drawRect 重绘在下一次循环更新的时候。所以当你在一个方法里面多次调用 setNeedsDisplay() 的时候，你实际上也只是调用了一次 drawRect

@IBDesignable - 交互式绘制

代码创建路径去绘制，运行app去看结果看起来就像等颜料干一样精彩。但是你有其他的选择，Xcode6允许一个视图通过 @IBDesignable 设置属性。可以在storyboard上面实时更新。

在 PushButtonView.swift ,在class声明前添加 @IBDesignable

打开 Assistant Editor ，通过下面视图查看

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最后屏幕是这个样子的

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修改显示的颜色,改成blueColor

UIColor.blueColor().setFill()

你会发现屏幕会立即改变

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下面我们来添加”+”符号的线

绘制到Context

Core Graphics使用的是”画家绘画的模式”(原文是”Core Graphics uses a “painter’s model.”,一开始不太明白是什么意思，但是看下文的图再来看这句话就明白是什么意思了)

当你画一个内容的时候，就像在制作一幅画。你绘制了一个路径并且填满它，然后你在这上面又绘制了另外一个路径填满它。你不可能改变绘制的像素，但是你可以覆盖他们。

下面这张图片来自苹果的官方文档，描述了是如何工作的。正如你在一块画板上绘制图片，决定样式的是你绘制的顺序

你的 + 号在蓝色圆形的上面，所以首先你需要写绘制蓝色圆形的代码，然后才是加号的绘制。

你可以画两个矩形实现加号，但是你同样可以画一个路径然后用同样的厚度描边

修改 drawRect() 的代码

 //set up the width and height variables
//for the horizontal stroke
let plusHeight: CGFloat = 3.0
let plusWidth: CGFloat = min(bounds.width, bounds.height) * 0.6
 
//create the path
var plusPath = UIBezierPath()
 
//set the path's line width to the height of the stroke
plusPath.lineWidth = plusHeight
 
//move the initial point of the path
//to the start of the horizontal stroke
plusPath.moveToPoint(CGPoint(
  x:bounds.width/2 - plusWidth/2,
  y:bounds.height/2))
 
//add a point to the path at the end of the stroke
plusPath.addLineToPoint(CGPoint(
  x:bounds.width/2 + plusWidth/2,
  y:bounds.height/2))
 
//set the stroke color
UIColor.whiteColor().setStroke()
 
//draw the stroke
plusPath.stroke()

可以在storyboard中看到是这样的结果

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在iPad2和iPhone 6 Plus模拟器上运行。你会发现下面的情况

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点和像素

点和像素占据相同的空间和大小，本质上是相同的事情。当retain的iPhone面世的时候，相同点上有4个像素

同样的,iPhone6 Plus再一次把每个点的像素提升了。

具体学习可以参考这篇文章

这里有一个12 * 12 像素的宫格，点是灰色和白色的。iPad2是点和像素直接映射。iPhone6是2x retain屏幕，4个像素是一个点。第三个iPhone6 Plus 是3x retain屏幕,9个像素是一个点.

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刚刚画得线是3个点的高度。线从路径的中间开始描绘，所以1.5个点会描绘在线的两边。

这个图片展示了将回执3个点的线在设备上的情况。iPad2和iPhone6 Plus结果是需要跨越半个像素。iOS在两种颜色中当一种颜色只有半边像素填充的时候会抗锯齿，所以线会看得模糊

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实际的情况是，iPhone6 Plus有很多个像素，所以可能看不到模糊的情况。尽管如此，你需要检查在真机上检查你的app。但是假如你在不是retain的屏幕上（iPad2 or iPad mini），你可以避免抗锯齿。

如果你的直线大小是单数，你应该把她们的点增加或减少0.5为了预防锯齿。在iPad2上将移动半个像素点，在iPhone6上，刚好充满整个像素。在iPhone6 Plus，刚好充满1.5个像素.

修改后的代码

 //move the initial point of the path
//to the start of the horizontal stroke
plusPath.moveToPoint(CGPoint(
  x:bounds.width/2 - plusWidth/2 + 0.5,
  y:bounds.height/2 + 0.5))
 
//add a point to the path at the end of the stroke
plusPath.addLineToPoint(CGPoint(
  x:bounds.width/2 + plusWidth/2 + 0.5,
  y:bounds.height/2 + 0.5))

iOS 将清晰的渲染直线在三个设备上，因为你改变了路径的半个点

注意：为了线展现完美的像素，你可以用 UIBezierPath(rect:) 用fill填充，取代直接画线。使用 contentScaleFactor 计算矩形的高度和宽度。不像从路径中心像两边描绘，fill只会向路径里面填充（这个东西好重要呀。。。）

接下来化垂直的线

 //Vertical Line
 
//move to the start of the vertical stroke
plusPath.moveToPoint(CGPoint(
  x:bounds.width/2 + 0.5,
  y:bounds.height/2 - plusWidth/2 + 0.5))
 
//add the end point to the vertical stroke
plusPath.addLineToPoint(CGPoint(
  x:bounds.width/2 + 0.5,
  y:bounds.height/2 + plusWidth/2 + 0.5))

结果是这样子的

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@IBInspectable 自定义Storyboard属性

@IBInspectable 定义的属性能够在IB里面可见。这意味着你可以不用代码，在IB里面设置button的颜色

@IBInspectable var fillColor: UIColor = UIColor.greenColor()
@IBInspectable var isAddButton: Bool = true

在 drawRect 里面修改

UIColor.blueColor().setFill()

变成

fillColor.setFill()

最后修改好的代码是

 import UIKit
 
@IBDesignable
class PushButtonView: UIButton {
 
  @IBInspectable var fillColor: UIColor = UIColor.greenColor()
  @IBInspectable var isAddButton: Bool = true
 
  override func drawRect(rect: CGRect) {
 
    var path = UIBezierPath(ovalInRect: rect)
    fillColor.setFill()
    path.fill()
 
    //set up the width and height variables
    //for the horizontal stroke
    let plusHeight: CGFloat = 3.0
    let plusWidth: CGFloat = min(bounds.width, bounds.height) * 0.6     
 
    //create the path
    var plusPath = UIBezierPath()
 
    //set the path's line width to the height of the stroke
    plusPath.lineWidth = plusHeight
 
    //move the initial point of the path
    //to the start of the horizontal stroke
    plusPath.moveToPoint(CGPoint(
      x:bounds.width/2 - plusWidth/2 + 0.5,
      y:bounds.height/2 + 0.5))
 
    //add a point to the path at the end of the stroke
    plusPath.addLineToPoint(CGPoint(
      x:bounds.width/2 + plusWidth/2 + 0.5,
      y:bounds.height/2 + 0.5))
 
    //Vertical Line
    if isAddButton {
      //move to the start of the vertical stroke
      plusPath.moveToPoint(CGPoint(
        x:bounds.width/2 + 0.5,
        y:bounds.height/2 - plusWidth/2 + 0.5))
 
      //add the end point to the vertical stroke
      plusPath.addLineToPoint(CGPoint(
        x:bounds.width/2 + 0.5,
        y:bounds.height/2 + plusWidth/2 + 0.5))
    }
 
    //set the stroke color
    UIColor.whiteColor().setStroke()
 
    //draw the stroke
    plusPath.stroke()
 
  }
 
}

isAddButton 的设置可以标识是否需要添加竖线，也就是表明是加号还是减号

改变fill颜色RGB(87, 218, 213)， isAddButton 为off

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显示出来的结果是

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UIBezierPath 画圆弧

下面我们自定义的视图是这样子的

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这看起来像一个填充的形状，但是这个圆弧实际上是一个大的描边。外部的线是另外一个路径的描边组成的2个圆弧。

创建一个 CounterView 类，这个事UIView的子类

import UIKit
 
let NoOfGlasses = 8
let π:CGFloat = CGFloat(M_PI)
 
@IBDesignable class CounterView: UIView {
 
  @IBInspectable var counter: Int = 5 
  @IBInspectable var outlineColor: UIColor = UIColor.blueColor()
  @IBInspectable var counterColor: UIColor = UIColor.orangeColor()
 
  override func drawRect(rect: CGRect) {
 
  }
}

NoOfGlasses :是一个数字表明每天喝水的杯数。

counter : 记录了喝水的杯数

在刚刚PushButtonView上面放置一个视图，所属类是 CounterView ,坐标大小是

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数学知识

画这个圆弧需要根据单位园来画

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红色箭头表示开始与结束的点，顺时针绘画。从3π/4弧度开始画。相当于135°，顺时针到π/4弧度，也就是45°

画弧度

在 CounterView.swift 里面, drawRect 方法

 // 1
let center = CGPoint(x:bounds.width/2, y: bounds.height/2)
 
// 2
let radius: CGFloat = max(bounds.width, bounds.height)
 
// 3
let arcWidth: CGFloat = 76
 
// 4
let startAngle: CGFloat = 3 * π / 4
let endAngle: CGFloat = π / 4
 
// 5
var path = UIBezierPath(arcCenter: center,
  radius: radius/2 - arcWidth/2,
  startAngle: startAngle,
  endAngle: endAngle,
  clockwise: true)
 
// 6
path.lineWidth = arcWidth
counterColor.setStroke()
path.stroke()

1、设置中心点
2、计算视图最大尺寸的半径
3、计算扇形的厚度
4、设置开始和结束的弧度
5、根据中心点、半径、还有度数画路径
6、设置线的宽度和颜色，最后把路径绘制出来。

注意：这里有画弧的更详细的介绍 Core Graphics Tutorial on Arcs and Paths

最后实现的效果是

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圆弧的轮廓

 //Draw the outline
 
//1 - first calculate the difference between the two angles
//ensuring it is positive
let angleDifference: CGFloat = 2 * π - startAngle + endAngle
 
//then calculate the arc for each single glass
let arcLengthPerGlass = angleDifference / CGFloat(NoOfGlasses)
 
//then multiply out by the actual glasses drunk
let outlineEndAngle = arcLengthPerGlass * CGFloat(counter) + startAngle
 
//2 - draw the outer arc
var outlinePath = UIBezierPath(arcCenter: center, 
                                  radius: bounds.width/2 - 2.5,
                              startAngle: startAngle, 
                                endAngle: outlineEndAngle,
                               clockwise: true)
 
//3 - draw the inner arc
outlinePath.addArcWithCenter(center, 
                     radius: bounds.width/2 - arcWidth + 2.5,
                 startAngle: outlineEndAngle, 
                   endAngle: startAngle, 
                  clockwise: false)
 
//4 - close the path
outlinePath.closePath()
 
outlineColor.setStroke()
outlinePath.lineWidth = 5.0
outlinePath.stroke()

1、 outlineEndAngle 是轮廓结束的度数。根据当前的 counter 来计算
2、 outlinePath 是轮廓的路径。
3、添加一个内置的圆弧。有相同的度数，不过要反着来绘画(clockWise要设置为false)
4、自动闭合路径，画线。

最后的结果是这样的

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让它工作起来

在Storyboard里面调整Counter Color为 RGB(87, 218, 213) ,Outline Color为 RGB(34, 110, 100)

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在 ViewController.swift 里面增加这些属性和方法

 //Counter outlets
@IBOutlet weak var counterView: CounterView!
@IBOutlet weak var counterLabel: UILabel!

@IBAction func btnPushButton(button: PushButtonView) {
  if button.isAddButton {
    counterView.counter++
  } else {
    if counterView.counter > 0 {
      counterView.counter--
    }
  }
  counterLabel.text = String(counterView.counter)
}

在 viewDidLoad 里面设置counterLabel的更新值

counterLabel.text = String(counterView.counter)

最后在Storyboard里面连线

为了能够点击按钮后能够重新绘制，需要修改 CounterView 里面的 counter 属性的setter方法,调用 setNeedsDisplay

 @IBInspectable var counter: Int = 5 {
  didSet {
    if counter <=  NoOfGlasses {
      //the view needs to be refreshed
      setNeedsDisplay()
    }
  }
}