vue + canvas 实现涂鸦面板

前言

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此篇文章用于记录柏成从零开发一个canvas涂鸦面板的历程，最终效果如下：

介绍

我们基于 canvas 实现了一款简单的涂鸦面板，用于在网页上进行绘图和创作。其支持以下快捷键：

功能	快捷键
撤销	Ctrl + Z
恢复	Ctrl + Y

我们可以通过 new Board 创建一个空白画板，其接收一个容器作为参数，下面是个基本例子：

<template>
  <div class="drawing-board">
    <div id="container" ref="container" style="width: 100%; height: 100%"></div>
  </div>
</template>

<script setup>
  import { ref, onMounted } from 'vue'
  import Board from '@/canvas/board.js'

  const container = ref(null)
  onMounted(() => {
    // 创建一个空白画板
    new Board(container.value)
  })
</script>

初始化

Board 的实现是一个类，在 src/canvas/board.js中定义。

new Board(container)时做了什么？我们在构造函数中创建一个 canvas 画布追加到了 container 容器中，并定义了一系列属性，最后执行了 init 初始化方法。

在初始化方法中，我们设置了画笔样式（其实可以动态去设置，让用户选择画笔颜色、粗细、线条样式等，时间有限，未实现此功能）；注册监听了鼠标键盘事件，用于绘制画笔轨迹和实现撤销恢复快捷键操作。

export default class BoardCanvas {
  constructor(container) {
    // 容器
    this.container = container
    // canvas画布
    this.canvas = this.createCanvas(container)
    // 绘制工具
    this.ctx = this.canvas.getContext('2d')
    // 起始点位置
    this.startX = 0
    this.stateY = 0
    // 画布历史栈
    this.pathSegmentHistory = []
    this.index = 0

    // 初始化
    this.init()
  }
  // 创建画布
  createCanvas(container) {
    const canvas = document.createElement('canvas')
    canvas.width = container.clientWidth
    canvas.height = container.clientHeight
    canvas.style.display = 'block'
    canvas.style.backgroundColor = 'antiquewhite'
    container.appendChild(canvas)
    return canvas
  }

  // 初始化
  init() {
    this.addPathSegment()
    this.setContext2DStyle()
    // 阻止默认右击事件
    this.canvas.addEventListener('contextmenu', (e) => e.preventDefault())
    // 自定义鼠标按下事件
    this.canvas.addEventListener('mousedown', this.mousedownEvent.bind(this))
    // 自定义键盘按下事件
    window.document.addEventListener('keydown', this.keydownEvent.bind(this))
  }

  // 设置画笔样式
  setContext2DStyle() {
    this.ctx.strokeStyle = '#EB7347'
    this.ctx.lineWidth = 3
    this.ctx.lineCap = 'round'
    this.ctx.lineJoin = 'round'
  }
}

自定义鼠标事件

我们之前在 init 初始化方法中注册了 onmousedown 鼠标按下事件，需要在此处实现鼠标按下拖拽可以绘制画笔轨迹的逻辑

mousedownEvent(e) {
  const that = this
  const ctx = this.ctx
  ctx.beginPath()
  ctx.moveTo(e.offsetX, e.offsetY)
  ctx.stroke()

  this.canvas.onmousemove = function (e) {
    ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY)
    ctx.stroke()
  }
  
  this.canvas.onmouseup = this.canvas.onmouseout = function () {
    that.addPathSegment()
    this.onmousemove = null
    this.onmouseup = null
    this.onmouseout = null
  }
}

自定义键盘事件

我们之前在 init 初始化方法中注册了 onkeydown 键盘按下事件，需要在此处实现撤销恢复的逻辑

// 键盘事件
keydownEvent(e) {
  if (!e.ctrlKey) return
  switch (e.keyCode) {
    case 90:
      this.undo()
      break
    case 89:
      this.redo()
      break
  }
}

要实现撤销恢复操作，我们需要一个存储画布快照的栈！这又涉及到两个问题，我们如何获取到当前画布快照？如何根据快照数据恢复画布？

查阅 canvas官方API文档 得知，获取快照 API 为 getImageData；通过快照恢复画布的 API 为 putImageData

/*
 * @name 返回一个 ImageData 对象，其中包含 Canvas 画布部分或完整的像素点信息
 * @param { Number } sx 将要被提取的图像数据矩形区域的左上角 x 坐标
 * @param { Number } sy 将要被提取的图像数据矩形区域的左上角 y 坐标
 * @param { Number } sWidth  将要被提取的图像数据矩形区域的宽度
 * @param { Number } sHeight 将要被提取的图像数据矩形区域的高度
 * @return { Object } 返回一个 ImageData 对象，包含 Canvas 给定的矩形图像像素点信息
 */
context.getImageData(sx, sy, sWidth, sHeight);
 
 /*
 * @name 将给定 ImageData 对象的数据绘制到位图上
 * @param { Object } ImageData 对象，包含 Canvas 给定的矩形图像像素点信息
 * @param { Number } dx 目标 Canvas 中被图像数据替换的起点横坐标
 * @param { Number } dy 目标 Canvas 中被图像数据替换的起点纵坐标
 */
 context.putImageData(ImageData, dx, dy);

我们对保存画布快照的逻辑进行了一次封装，如下：

// 添加路径片段
addPathSegment() {
  const data = this.ctx.getImageData(0, 0, this.canvas.width, this.canvas.height)
  
  // 删除当前索引后的路径片段，然后追加一个新的路径片段，更新索引
  this.pathSegmentHistory.splice(this.index + 1)
  this.pathSegmentHistory.push(data)
  this.index = this.pathSegmentHistory.length - 1
}

我们在构造函数中定义了一个存储画布快照的栈 - pathSegmentHistory；一个指向栈中当前快照的索引 - index

在初始化和绘制一个路径片段结束时都会调用 addPathSegment 方法，用于保存当前画布快照到栈中，并将索引指向栈中的最后一个成员

Tip：在保存快照数据之前，我们会先删除栈中位于索引之后的全部快照数据，目的是执行撤销操作后再绘制轨迹，要清空栈中的多余数据。举个栗子，如果我们先执行3次undo，再执行一次redo，最后绘制一条新的轨迹，则需要先清除栈中的最后两条快照数据，再添加一条新的当前画布快照数据，示意图如下

撤销（undo）

当执行 undo 操作时，我们先将索引前移， 然后取出当前索引指向的快照数据，重新绘制画布

// 撤销
undo() {
  if (this.index <= 0) return
  this.index--
  this.ctx.putImageData(this.pathSegmentHistory[this.index], 0, 0)
}

恢复（redo）

当执行 redo 操作时，我们先将索引后移， 然后取出当前索引指向的快照数据，重新绘制画布

// 恢复
redo() {
  if (this.index >= this.pathSegmentHistory.length - 1) return
  this.index++
  this.ctx.putImageData(this.pathSegmentHistory[this.index], 0, 0)
}

源码

涂鸦面板demo代码：vue-canvas