【Canvas入门】从零开始在Canvas上绘制简单的动画

这篇文章是观看HTML5 Canvas Tutorials for Beginners教程做的记录，所以代码和最后的效果比较相似，教程的内容主要关于这四个部分：

1. 创建并设置尺寸
2. 添加元素
3. 让元素动起来
4. 与元素交互

设置Canvas的大小

获取到canvas并设置尺寸为当前窗口的大小：

var canvas = document.getElementById(canvas_id);
canvas.width = window.innerWidth;
canvas.height = window.innerHeight;

获取到二维的Context并赋值给变量c，后面对canvas的操作主要都是通过c进行的：

var c = canvas.getContext("2d")

填充矩形

在(x,y)坐标处，填充一个宽为width，高为height的矩形：

c.fillRect(x, y, width, height)

设定填充矩形的颜色：

c.fillStyle = "green";         // 填充的颜色为绿色
c.fillRect(100, 100, 100, 100) // 在(100,100)坐标处填充一个边长为100的正方形

绘制线段

c.beginPath();               // 开始绘制路径
c.moveTo(100, 200);          // 相当于笔尖在空中移动到(x,y)坐标的位置，也就是
c.lineTo(200, 300);          // 让笔尖从之前的坐标到现在的坐标(200,300)画一条线段
c.strokeStyle = "#4455ff";   // 设置线条的颜色
c.stroke();                  // 渲染到Canvas上

绘制圆形

，以(x,y)为圆心，radius为半径画圆，startAngle, endAngle分别为起点角度和终点角度（弧度制），最后一个参数是可选的counterclockwise，true为逆时针，false顺时针，默认为false：

arc(x, y, radius, startAngle, endAngle)
arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, counterclockwise)

在 (100, 100) 处画一个半径为30，顺时针的圆：

c.beginPath();
c.arc(100, 100, 30, 0, 2 * Math.PI, false);
c.strokeStyle = "#00ff00";
c.stroke();

使用for循环生成随机位置的圆形

Math.random() 生成0-1之间的随机数，所以要乘上宽度和高度来让它的随机范围扩大到整个屏幕，也就是得到了很多个随机的坐标。

for (var i = 0; i < 100; i++) {var x = Math.random() * window.innerWidth;var y = Math.random() * window.innerHeight;var r = Math.random() * 100;                // 半径也随机生成，范围在0-100c.beginPath();c.arc(x, y, r, 0, 2 * Math.PI);c.strokeStyle = "#0fff00";c.stroke();
}

这样就生成了100个位置随机，大小随机的圆形。

加入动画

定义一个函数 animate() 并在内部调用，这样就得到了一个一直重复运行的函数，可以在这个函数里面更新元素的状态。
设置初始坐标为 (200, 200)，x方向的速度$v_x$为2，y方向的速度$v_y$为0，在每一次刷新的时候使用速度来更新位置。
我们知道匀速运动时 $x=vt$，所以可以通过速度改变位移。还可以通过加速度$a$来改变速度$v$，在Canvas中实现变速运动。

var x = 200, y = 200;
var vx = 2, vy = 0;
function animate() {requestAnimationFrame(animate);c.clearRect(0, 0, window.innerWidth, window.innerHeight); // 清除掉前一帧绘制的内容，否则会不断的重叠c.beginPath();c.arc(x, y, 30, 0, 2 * Math.PI);c.stroke();x += vx;y += vy;
}
animate();

更多会动的圆

定义一个类，用来画一个圆心在 (200, 200) 处，半径为30的圆：

class Circle{constructor(x, y) { // 在 constructor 中完成一些值的初始化this.x = x;this.y = y;}draw() {c.beginPath();c.arc(this.x, this.y, 30, 0, 2 * Math.PI); c.stroke();}
}
var circle = new Circle(200, 200);
// 当调用 new Circle(200, 200); 时，会将类的参数列表传入constructor()的参数列表，并执行constructor()
circle.draw()

接下来把更新 (x, y) 坐标的部分写成Circle类的update()函数，并把 draw() 方法也包含进来：

class Circle{constructor(x, y, vx, vy, radius) {this.x = x;this.y = y;this.vx = vx;this.vy = vy;this.radius = radius;}draw() { // 根据 x,y 坐标，半径 radius 画一个圆c.beginPath();c.arc(this.x, this.y, this.radius, 0, 2 * Math.PI);c.stroke();}update() { // 更新 x,y 坐标, 将越界时反弹, 更新后绘制圆形if (this.x - this.radius < 0 || this.x + this.radius > window.innerWidth)  this.vx = -this.vx;if (this.y - this.radius < 0 || this.y + this.radius > window.innerHeight) this.vy = -this.vy;this.x += this.vx;this.y += this.vy;this.draw();}}var circle = new Circle(200, 200, 2, 2, 30);function animate() {requestAnimationFrame(animate);c.clearRect(0, 0, window.innerWidth, window.innerHeight);circle.update(); // 这边只需要一次次的调用 update() 即可}

有了Circle类，就可以方便的创建很多个Circle对象，并更新它们的位置。

var circleArray = [];
for (var i = 0; i < 50; i++) {var x = Math.random() * window.innerWidth;var y = Math.random() * window.innerHeight;var vx = (Math.random() - 0.5) * 3;var vy = (Math.random() - 0.5) * 3;var radius = Math.random() * 100;circleArray.push(new Circle(x, y, vx, vy, radius))
}function animate() {requestAnimationFrame(animate);c.clearRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);for (var i = 0; i < circleArray.length; i++) {circleArray[i].update();}
}
animate();

与鼠标交互

给移动的小球增加与鼠标交互的动画，当鼠标靠近时增大小球的半径，当鼠标远离时，再让它缩小，需要监听mousemove事件，并更新mouse.x和mouse.y的值：

window.addEventListener('mousemove', function (event) {mouse.x = event.clientX;mouse.y = event.clientY;
})

然后在update()里面：

if (Math.sqrt((this.x - mouse.x) ** 2 + (this.y - mouse.y) ** 2) < 100) {if (this.radius < maxRadius)this.radius += 1;} else if (this.radius > minRadius) {this.radius -= 1;}

为了方便使用，可以提前设定好最小半径和最大半径：

const maxRadius = 40, minRadius = 2;

适配不同尺寸的屏幕

当窗口大小发生变化时，会触发resize事件，可以通过监听这个事件，来重新初始化Canvas中的小球。

window.addEventListener('resize', function (event) {init();
})

如果小球的数量是固定的，那么较小的屏幕上会太密集，而较大的屏幕上看起来又会太稀疏，所以可以根据屏幕的大小来设置小球的个数，我这里的做法是将窗口的面积除以5000并向下取整来计算出小球的个数：

var circleArray = [];
function init() {canvas.width = window.innerWidth;canvas.height = window.innerHeight;var ballNumber = Math.floor((window.innerWidth * window.innerHeight) / 5000);circleArray = [];for (var i = 0; i < ballNumber; i++) {var x = Math.random() * window.innerWidth;var y = Math.random() * window.innerHeight;var vx = (Math.random() - 0.5) * 3;var vy = (Math.random() - 0.5) * 3;var radius = Math.random() * minRadius + 1;//Math.random() * 20;circleArray.push(new Circle(x, y, vx, vy, radius))}
}

为了让小球更好看一些，可以为它们填充不同的颜色：

const colorArray = ["#AFD3E2", "#F2B6A0", "#FC4F00", "#FFEEB3", "#A5C0DD", "#FF6969", "#ECC9EE", "#00FFCA"];

在 constructor() 中设置当前这个小球的填充颜色：

this.color = colorArray[Math.floor(Math.random() * colorArray.length)]

在填充之前设定一下颜色：

c.fillStyle = this.color;

到这里，这个简单的项目就结束了，各个颜色的小球会按照随机的速度飘动，鼠标附近的小球会逐渐变大：