iOS 2D绘图 (Quartz 2D) 概述

本篇博客原文地址：http://blog.csdn.net/hello_hwc?viewmode=list

由于自己的项目需要，从网络上下载了许多关于绘制图形的demo，只是用在自己的项目中，很多地方的代码还是吃不透，于是决定仔细学习一下Quartz 2D这个强大的框架，这里也是站在别人的肩膀上来辅助自己的学习，感谢原博客的详细讲解。

Quartz 2D用来干嘛的？

Quartz 2D属于 Core Graphics (所以大多数方法以CG开头),是iOS／Mac OSX提供的在内核之上的强大的2D绘图引擎，并且这个绘图引擎是和设备无关的，也就是说，不用关心设备的大小，设备的分辨率，只要利用Quartz 2D，这些设备相关的就会自动处理。Quartz 2D能够提供的强大功能如下

透明层(transparency layers)

阴影

基于path的绘图(path-based drawing)

离屏渲染（offscreen rendering）

复杂的颜色处理（advanced color management）

抗锯齿渲染（anti-aliased rendering）

PDF创建，展示，解析（这部分不在这个系列之中）

配合Core Animation, OpenGL ES,UIKit完成复杂的功能

画板 The Graphics Context

既然提到绘图，那自然有一个容器来包含绘制的结果，然后把这个结果渲染到屏幕上去，而Quartz 2D的容器就是CGContextRef数据模型。这种数据模型是C的结构体，存储了渲染到屏幕上的一切信息。

那么最后Graphics Context 可以渲染到哪里呢？

Layer

Window

打印机

PDF

Bitmap(图片)

绘制模型

Quartz 2D采用painter’s model,意味着每一次绘制都是一层，然后按照顺序一层层的叠加到画板上。例如

数据类型

Quartz 2D中的数据类型都是透明的，也就是说用户只需要使用即可，不需要实际访问其中的变量。具体数据类型包括。

CGPathRef 路径类型，用来绘制路径(注意带有ref后缀的一般都是绘制的画板)；

CGImageRef 绘制bitmap

CGLayerRef 绘制layer layer可复用可离屏渲染

CGPatternRef 重复绘制

CGShadingRef和CGGradientref 绘制渐变(例如颜色渐变)

CGFunctionRef 定义回调函数，CGShadingRef和CGGradientRef辅助类型

CGColorRef 和 CGColorSpaceRef 定义如何处理颜色

CGFontRef 绘制文字

绘制状态

在使用Quartz 2D进行绘图的时候，经常需要设置颜色，字体，设置Context的坐标原点变换，context旋转。这些影响的都是当前绘制状态。Context利用堆栈的方式来保存绘制状态。调用CG ContextSaveGState来保存当前绘制状态的copy到堆栈中。利用CGContextRestoreGState弹出堆栈最顶层的绘制状态(取出来的都是最新的状态)，设置为当前的绘制状态。注意，不是所有的参数都会保存，以下表格中的参数会保存

坐标系

和UIKit 的坐标系不一样,Quartz 2D的坐标系是在左下角的。

Quartz利用坐标系的旋转位移等操作来绘制复杂的动画。

但是有两个地方的坐标系是正常的UIKit坐标系

UIView 的context
通过这个方法UIGraphicsBeginImageContextWithOptions返回的context

一个简单的demo讲解：

新建一个UIView的子类，然后重写drawRect

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    [super drawRect:rect];
    //返回当前的绘制容器
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor lightGrayColor].CGColor);
    //填充整个区域
    CGContextFillRect(context, rect);
    CGRect testRect = CGRectMake(10, 10, 20, 20);
    //在当前视图上绘制一个矩形
    CGContextAddRect(context, testRect);
    //给绘制的矩形填充颜色
    CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor blueColor].CGColor);
    //填充区域
    CGContextFillRect(context, testRect);
}

然后，这样调用

MyView *myView = [[MyView alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
[self.view addSubview:myView];

效果

可以看到坐标系是正常的UIKit坐标系。

然后我们在上面绘制一个文字"田" 在上述drawRect的最后添加

//绘制一些文字
    NSString *str = @"田";
    [str drawAtPoint:CGPointMake(CGRectGetWidth(rect) / 2, CGRectGetHeight(rect)/2) withAttributes:@{NSFontAttributeName:[UIFont systemFontOfSize:16],NSForegroundColorAttributeName:[UIColor greenColor]}];

最后我们在右下角绘制一个红心，但是我们希望红心是反过来的。这里用到了上面所说的绘制状态堆栈继续在drawRect的最后添加如下代码

//保存上面的绘制状态
    CGContextSaveGState(context);
    //这次的操作不会影响上面的操作 因为已经保存了
    //设置坐标系的原点在当前举行的右下方
    CGContextTranslateCTM(context, rect.size.width, rect.size.height);
    //将坐标系旋转180度
    CGContextRotateCTM(context, M_PI);
    NSString *redHeart = @"♥️";
    //在这个坐标系下绘制的文字是相反的
    [redHeart drawAtPoint:CGPointMake(0, 0) withAttributes:@{NSFontAttributeName:[UIFont systemFontOfSize:15]}];
    CGContextRestoreGState(context);

效果：

这里初学者可能不懂到底是怎么回事了(装逼其实我也是初学者)。好了，让我们跟随着大神的脚步一步一步弄明白吧！

CGContextTranslateCTM(context, rect.size.width, rect.size.height);

这行代码把坐标系移动到右下角

如图：

接着把坐标系旋转180度

CGContextRotateCTM(context, M_PI);

这个时候的坐标系

这个时候参考这个坐标系进行绘制。看到的都是反过来的。