Core Graphics快速入门——从一行代码说起

Core Graphics入门

想必每个第一次接触Core Graphics的开发者都被无数的API、混乱的代码逻辑折腾得头疼不已，甚至望而却步。即使是绘制一个简单的矩形也看上去非常繁琐。本文换一个角度，整理一下有关Core Graphics的知识，也算作是这段时间学习的总结。

Core Graphics和UIKit的区别

首先从概念上了解一下:

根据苹果的描述，UIKit是我们最容易也是最常接触到的框架。绝大多数图形界面都由UIKit完成。但是UIKit依赖于Core Graphics框架，也是基于Core Graphics框架实现的。如果想要完成某些更底层的功能或者追求极致的性能，那么依然推荐使用Core Graphics完成。

Core Graphics和UIKit在实际使用中也存在以下这些差异：

1. Core Graphics其实是一套基于C的API框架，使用了Quartz作为绘图引擎。这也就意味着Core Graphics不是面向对象的。
2. Core Graphics需要一个图形上下文（Context）。所谓的图形上下文（Context），说白了就是一张画布。这一点非常容易理解，Core Graphics提供了一系列绘图API，自然需要指定在哪里画图。因此很多API都需要一个上下文（Context）参数。
3. Core Graphics的图形上下文（Context）是堆栈式的。只能在栈顶的上下文（画布）上画图。
4. Core Graphics中有一些API，名称不同却有着相似的功能，新手只需要掌握一种，并能够看懂其他的即可。

从一行代码说起

下面这行代码应该是很多人最早也是最常写的代码。它简单到我们根本不用思考它的本质。

[self.view addSubview:myButton];

细想一下，UIButton也是继承自UIView。这段代码表示，UIKit绘图的基本思想是通过UIView的叠加实现最终的整体效果。它主要涉及三个内容：画布、被添加的控件和添加方法。这里的self.view其实就充当了一张画布。通过添加不同的UI控件达到最终效果。我们顺着这个线索整理一下Core Graphics的编程思路。

Core Graphics的基本使用

为了使用Core Graphics来绘图，最简单的方法就是自定义一个类继承自UIView，并重写子类的drawRect方法。在这个方法中绘制图形。
Core Graphics必须一个画布，才能把东西画在这个画布上。在drawRect方法方法中，我们可以直接获取当前栈顶的上下文（Context）。下面的代码演示了具体操作步骤：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
}

现在我们已经完成了Core Graphics绘图的三分之一——创建一个画布。
接下来需要考虑被画上去的东西。这在UIKit中往往是一个UI控件，如Button、Label等。而在Core Graphics中通常表现为一些基本图形：三角形、矩形、圆形、以及这些图形的边框等。

这通常会涉及到非常多的API，但是如果总结一下不难发现，任何一个要绘制的东西（为了避免混淆就不称为对象了）一定有一个边框，或者称为边界。在一个几英寸的屏幕上画出无界的图形是不可能的。所以一旦确定了一个边框，我们就可以设置边框的各种绘图属性、边框内部区域的绘图属性、绘制边框还是内部区域等。

这就引出了Core Graphics中的路径（Path）的概念。在前一段代码的基础上演示路径的使用：

- (void)drawSomething{
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();//获取上下文
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();//创建路径
    CGPathMoveToPoint(path, nil, 20, 50);//移动到指定位置（设置路径起点）
    CGPathAddLineToPoint(path, nil, 20, 100);//绘制直线（从起始位置开始）
    CGContextAddPath(context, path);//把路径添加到上下文（画布）中
}

这里通过CGPathCreateMutable方法创建了一个路径。路径的外在表现就像一条折线。为了绘制一条路径，需要用CGPathMoveToPoint函数指定路径的起点。CGPathAddLineToPoint函数表示在路径的最后结束点和新的点之间再加一条直线。相当于拓展了原来路径。通过这样的简单的点的累加，可以绘制非常复杂的折线。

但这存在两个问题：

1. 绘制矩形等规则多边形的过程过于繁琐
2. 无法绘制曲线。

这些问题Core Graphics早已提供了解决办法。注意到之前我们添加了一个非常普通的自定义路径。Core Graphics中还提供了很多预先设置好的路径。不妨在drawRect方法中输入“cgcontextadd”试试看。

这些方法由Core Graphics提供，可以用来绘制圆形、椭圆、矩形、二次曲线等路径。创建完路径后还要记得调用CGContextAddPath方法将路径添加到上下文中。路径只是我们画的一条线而已，不把他画到上，他就没有什么卵用。

添加好路径后，就要开始画图了。正如前面提出的问题所说，画图的时候需要考虑画不画边框、画不画边框内部的区域，边框的粗细、颜色、内部区域颜色等问题。Core Graphics提供了另一个方法集合”CGContextSet”来进行这些设置。常见的设置内容如下：

- (void)drawSomething{
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();//获取上下文
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();//创建路径
    CGPathMoveToPoint(path, nil, 20, 50);//移动到指定位置（设置路径起点）
    CGPathAddLineToPoint(path, nil, 20, 100);//绘制直线（从起始位置开始）
    CGContextAddPath(context, path);//把路径添加到上下文（画布）中

    //设置图形上下文状态属性
    CGContextSetRGBStrokeColor(context, 1.0, 0, 0, 1);//设置笔触颜色
    CGContextSetRGBFillColor(context, 0, 1.0, 0, 1);//设置填充色
    CGContextSetLineWidth(context, 2.0);//设置线条宽度
    CGContextSetLineCap(context, kCGLineCapRound);//设置顶点样式
    CGContextSetLineJoin(context, kCGLineJoinRound);//设置连接点样式
    CGFloat lengths[2] = { 18, 9 };
    CGContextSetLineDash(context, 0, lengths, 2);
    CGContextSetShadowWithColor(context, CGSizeMake(2, 2), 0, [UIColor blackColor].CGColor);
    CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke);//最后一个参数是填充类型
}

设置属性的前三行就不再解释了，看一些注释足矣。顶点指的是路径的起始点和结束点，连接点指的是路径中的转折点（折现才有）。SetLineDash用于绘制虚线，具体用法参见——《IOS中使用Quartz 2D绘制虚线》。SetShadow方法用于绘制阴影，第二个参数是一个CGSize对象，用于表示阴影偏移量，第三个参数表示模糊度，数值越大，阴影越模糊，第一个参数是一个CGColor，表示阴影颜色，需要由UIColor转换得到。

至此，我们完成了Core Graphics绘图的第二步，也是最复杂的一部分：设置绘图内容。这相当于此前那行代码的中的UI控件。

设置好了绘图的属性之后，就可以调用CGContextDrawPath方法绘图了。第一个参数表示要在哪一个上下文中绘图，第二个参数表示填充类型。在填充类型中可以选择只绘制边框、只填充、同时绘制边框和填充内部区域、奇偶规则填充等。

从方法名不难看出，但是也需要注意的是，这些设置都是对上下文（context）生效的。这样会导致，所有的边框颜色、粗细都一样。一个简单的解决办法就是在需要修改设置之前调用一次CGContextDrawPath方法绘图。再修改设置，修改设置之后再次绘制。

图画完了，还得做一下清理工作。CGPathCreateMutable方法返回的路径是一个Core Fundation Object。而这并不在ARC的管理范围之内。所以需要手动释放对象。

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();//获取上下文
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();//创建路径
    /*
        绘图
    */
    CGPathRelease(path);
}

这样就完成了Core Graphics绘图的第三部分——开始绘图。
再总结一下使用Core Graphics绘图的步骤：

1. 获取上下文（画布）
2. 创建路径（自定义或者调用系统的API）并添加到上下文中。
3. 进行绘图内容的设置（画笔颜色、粗细、填充区域颜色、阴影、连接点形状等）
4. 开始绘图（CGContextDrawPath）
5. 释放路径（CGPathRelease）