Flutter绘制贝塞尔曲线 、折线 、柱状图，支持触摸

之前写过一篇Android原生绘制曲线图的博客，动画效果不要太丝滑，那么现在到了Flutter，该如何实现类似的效果呢？如果你熟悉Android的Canvas,那么恭喜你, 你将很快上手Flutter的Canvas绘制各种图形，因为实现方式基本上与Android是一模一样。

先看下要实现的基本效果：

Flutter中如果想要自定义绘制，那么你需要用到 CustomPaint 和 CustomPainter ; CustomPaint是Widget的子类，先来看下构造方法

const CustomPaint({
    Key key,
    this.painter,
    this.foregroundPainter,
    this.size = Size.zero,
    this.isComplex = false,
    this.willChange = false,
    Widget child,
  }) :super(key: key, child: child);

我们只需要关心三个参数，painter，foregroundPainter 和 child ， 这里需要说明一下，painter 是绘制的 backgroud 层，而child 是在backgroud之上绘制，foregroundPainter 是在 child 之上绘制，所以这里就有了个层级关系，这跟android里面的backgroud与foreground是一个意思，那这两个painter的应用场景是什么呢？假如你只是单纯的想绘制一个图形，只用painter就可以了，但是如果你想给绘制区域添加一个背景（颜色，图片，等等），这时候如果使用 painter是会有问题的，painter的绘制会被child 层覆盖掉，此时你只需要将painter替换成foregroundPainter,然会颜色或者图片传递给child即可。

如果是Android绘制几何图形，应该是重写View的onLayout() 和 onDraw方法。但是Flutter实现绘制，必须继承CustomPainter并重写 paint(Canvas canvas, Size size)和 shouldRepaint (CustomPainter oldDelegate)方法 ，第一个参数canvas就是我们绘制的画布了（跟Android一模一样），paint第二个参数Size就是上面CustomPaint构造方法传入的size, 决定绘制区域的宽高信息

既然Size已经确定了，现在就定义下绘制区域的边界,一般我做类似的UI，都会定义一个最基本的padding, 一般取值为16 ， 因为绘制的内容与坐标轴之间需要找到一个基准线，这样更容易绘制，而且调试边距也很灵活

double startX, endX, startY, endY;//定义绘制区域的边界
static const double basePadding = 16; //默认的边距
double fixedHeight, fixedWidth; //去除padding后曲线的真实宽高
bool isShowXyRuler; //是否显示xy刻度
List<ChatBean> chatBeans;//数据源
 
class ChatBean {
  String x;
  double y;
  int millisSeconds;
  Color color;
 
  ChatBean({@required this.x, @required this.y, this.millisSeconds, this.color});
}

然后在paint()方法中拿到Size,确定绘制区域的坐标

///计算边界
  void initBorder(Size size) {
    print('size - - > $size');
    this.size = size;
    startX = yNum > 0 ? basePadding * 2.5 : basePadding * 2; //预留出y轴刻度值所占的空间
    endX = size.width - basePadding * 2;
    startY = size.height - (isShowXyRuler ? basePadding * 3 : basePadding);
    endY = basePadding * 2;
    fixedHeight = startY - endY;
    fixedWidth = endX - startX;
    maxMin = calculateMaxMin(chatBeans);
  }

maxMin是定义存储曲线中最大值和最小值的

///计算极值 最大值,最小值
  List<double> calculateMaxMin(List<ChatBean> chatBeans) {
    if (chatBeans == null || chatBeans.length == 0) return [0, 0];
    double max = 0.0, min = 0.0;
    for (ChatBean bean in chatBeans) {
      if (max < bean.y) {
        max = bean.y;
      }
      if (min > bean.y) {
        min = bean.y;
      }
    }
    return [max, min];
  }

初始化画笔 .. 是dart中的独特语法，代表使用对象的返回值调用属性或方法

var paint = Paint()
      ..isAntiAlias = true//抗锯齿
      ..strokeWidth = 2
      ..strokeCap = StrokeCap.round//折线连接处圆滑处理
      ..color = xyColor
      ..style = PaintingStyle.stroke;//描边

绘制坐标轴，这里在确定好的边界基础上再次xy轴横向和纵向各自增加一倍的padding,不然显得太紧凑

canvas.drawLine(Offset(startX, startY),Offset(endX + basePadding, startY), paint); //x轴

canvas.drawLine(Offset(startX, startY),Offset(startX, endY - basePadding), paint); //y轴

绘制 X 轴刻度，定义为最多绘制7组数据 ，rulerWidth就是刻度的长度定义为8

int length = chatBeans.length > 7 ? 7 : chatBeans.length; //最多绘制7个
double DW = fixedWidth / (length - 1); //两个点之间的x方向距离
double DH = fixedHeight / (length - 1); //两个点之间的y方向距离
for (int i = 0; i < length; i++) {
     ///绘制x轴文本
     TextPainter(
            textAlign: TextAlign.center,
            ellipsis: '.',
            text: TextSpan(
                text: chatBeans[i].x,
                style: TextStyle(color: fontColor, fontSize: fontSize)),
            textDirection: TextDirection.ltr)
          ..layout(minWidth: 40, maxWidth: 40)
          ..paint(canvas, Offset(startX + DW * i - 20, startY + basePadding));
 
      ///x轴刻度
      canvas.drawLine(Offset(startX + DW * i, startY),Offset(startX + DW * i, startY - rulerWidth), paint);
   }

这里要说明一点，Flutter绘制文本，并不能像android那样调用canvas.drawText(), 而是通过TextPainter来渲染的，

构造TextPainter 你必须指定文字的方向 textDirection 和 宽度 layout ,最后调用paint方法，指定坐标进行绘制

绘制 Y 轴刻度，y轴的刻度数量并不需要跟随数据源的长度，只需要按照一定数量(yNum )平分y轴最大值即可

      int yLength = yNum + 1; //包含原点,所以 +1
      double dValue = maxMin[0] / yNum; //一段对应的值
      double dV = fixedHeight / yNum; //一段对应的高度
      for (int i = 0; i < yLength; i++) {
        ///绘制y轴文本，保留1位小数
        var yValue = (dValue * i).toStringAsFixed(isShowFloat ? 1 : 0);
        TextPainter(
            textAlign: TextAlign.center,
            ellipsis: '.',
            maxLines: 1,
            text: TextSpan(  
                text: '$yValue',
                style: TextStyle(color: fontColor, fontSize: fontSize)),
            textDirection: TextDirection.rtl)
          ..layout(minWidth: 40, maxWidth: 40)
          ..paint(canvas, Offset(startX - 40, startY - dV * i - fontSize / 2));
 
        ///y轴刻度
        canvas.drawLine(Offset(startX, startY - dV * (i)),Offset(startX + rulerWidth, startY - dV * (i)), paint);
      }

现在坐标轴和刻度已经绘制完成了，基本上与原生一致，只是代码方式有些区别，接下来的曲线也是一模一样的，绘制贝塞尔曲线其实也不难，主要是找到起点和两个坐标之间的辅助点， 贝塞尔曲线的原理可以参考这里

path.cubicTo(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3)
path = Path();
double preX, preY, currentX, currentY;
int length = chatBeans.length > 7 ? 7 : chatBeans.length;
double W = fixedWidth / (length - 1); //两个点之间的x方向距离

遍历数据源的第一个元素时，需要做个判断，index=0时，需要将path move到此处

if (i == 0) {
     path.moveTo(startX, (startY - chatBeans[i].y / maxMin[0] * fixedHeight));
     continue;
   }

添加后面的坐标时，需要找辅助点

currentX = startX + W * i;
preX = startX + W * (i - 1);
 
preY = (startY - chatBeans[i - 1].y / maxMin[0] * fixedHeight);
currentY = (startY - chatBeans[i].y / maxMin[0] * fixedHeight);
 
path.cubicTo(
              (preX + currentX) / 2, preY,
              (preX + currentX) / 2, currentY,
              currentX, currentY
            );

如果是要画折线而非曲线，第一步还是path.moveTo ，折线不需要找辅助点，所以后续可以直接添加坐标，path.lineTo

最后将path绘制出来

canvas.drawPath(newPath, paint);

虽然曲线已经成功绘制，但是这样显得很枯燥，如果可以看到绘制过程那就会更加有趣味性，这时候就需要通过动画来更新曲线的path的长度了，一般Android中我会用ValueAnimator.ofFloat(start ,end ) 来开启一个动画 ,在Flutter中，动画也是非常简单实用

_controller = AnimationController(vsync: this, duration: widget.duration);
      Tween(begin: 0.0, end: widget.duration.inMilliseconds.toDouble())
          .animate(_controller)
            ..addStatusListener((status) {
              if (status == AnimationStatus.completed) {
                print('绘制完成');
              }
            })
            ..addListener(() {
              _value = _controller.value;//当前动画值
              setState(() {});
            });
      _controller.forward();

动画执行过程中，我们会及时获取到当前的动画进度 _value, 此时就需要一段完整的path跟随动画值等比绘制了，之前在Android中我们可以用 PathMeasure 来测量path ，然后根据动画进度不断地截取，就实现了像贪吃蛇一样的效果， 但是在Flutter中，我并没有找到PathMeasure 这个类，相反的，PathMeasure 在Flutter竟然是个私有的类 _PathMeasure ，经过一通百度 和 Google，也没有找到类似的案例。难道没有人给造轮子，就必须要停止我前进的步伐了嘛，不急，显然Path这个类里面有很多方法，就这样我走上了一条反复测试的不归路...

幸运的是，在翻阅了Google 官方Flutter Api 后，终于找到了突破口

哈哈，藏得还挺深呐，就是这个 PathMetrics 类，path.computeMetrics() 的返回值 ，是用来将path解析成矩阵的一个工具

var pathMetrics = path.computeMetrics(forceClosed: false);

有个参数 forceClosed ， 表示是否要连接path的起始点 ，我们这里当然不要啦 ，computeMetrics方法返回的是PathMetrics对象，调用 toList ()，可以获取到 多个path组成的 List<PathMetric> ; 集合中的每个元素代表一段path的矩阵 ， 奇怪，为什么是多个path 呢 ？？？

当时我也是懵着猜测的，历史总是惊人的相似，被我给猜对了，不晓得你们有没有发现，Path有个方法可以添加多个Path ,

path.addPath(path, offset);

当我每调用一次 addPath() 或者 moveTo()，lsit . length就增加1，所以上面提到的多个path的集合 就不难理解了 ，因为我们这里只有一个path，所以我们的 list 中只有一个元素 , 元素中包含一段path, 现在我们获取到了描述path的矩阵PathMetric

PathMetric.length 就是这段path的长度了，唉，为了找到你 ，我容易吗 ！

另外还有个关键的方法，可以将pathMetric按照给定的位置区间截取，最后返回这段path, 这就跟Android中的PathMeasure.getSegment()是一样

extractPath（double start， double end，{ bool startWithMoveTo：true }） → Path
给定起始和停止距离，返回中间段。

现在是时候将前面获取到的当前动画值 value 用起来了，找到当前path的length乘以value即是当前path的最新长度

var pathMetrics = path.computeMetrics(forceClosed: true);
var list = pathMetrics.toList();
var length = value * list.length.toInt();
Path newPath = new Path();
for (int i = 0; i < length; i++) {
     var extractPath = list[i].extractPath(0, list[i].length * value, startWithMoveTo: true);
      newPath.addPath(extractPath, Offset(0, 0));
    }
 canvas.drawPath(newPath, paint);

走到这里，好像跨过了山和大海，得了，困死了，睡了、睡了...

现在曲线和折线都已经绘制完成了，不过刚开始的demo里还有个渐变色的部分没有完成，貌似有了渐变色以后，显得不那么单调了，其实，我们绘图所用到的Paint还有一个属性shader，可以绘制线条或区域的渐变色，LinearGradient可实现线性渐变的效果，默认为从左到右绘制，你可以通过begin和end属性自定义绘制的方向，我们这里需要指定为从上至下，并且颜色类型为数组的形式，所以你可以传入多个颜色值来绘制

var shader = LinearGradient(
              begin: Alignment.topCenter,
              end: Alignment.bottomCenter,
              tileMode: TileMode.clamp,
              colors: shaderColors)
          .createShader(Rect.fromLTRB(startX, endY, startX, startY));

值得注意的是，通过 createShader的方式创建shader，你需要指定绘制区域的边界，我们这里要实现的是从上至下，所以就以y轴为基准，指定从上至下的绘制方向

既然是绘制渐变色，所以画笔的样式必须设置为填充状态

Paint shadowPaint = new Paint();
      shadowPaint
        ..shader = shader
        ..isAntiAlias = true
        ..style = PaintingStyle.fill;

另外，渐变色的区域我们是通过path来指定上面的边界的，所以我们还需要指定path下面部分的起点和终点，这样形成一个闭环，才能确定出完整的区域

///从path的最后一个点连接起始点，形成一个闭环
      shadowPath
        ..lineTo(startX + fixedWidth * value, startY)
        ..lineTo(startX, startY)
        ..close();
      canvas..drawPath(shadowPath, shadowPaint);

至此，即可实现带有渐变色的曲线或者折线，也许你有个疑问，画折线为什么也要用path呢，不是可以直接drawLine吗 ？机智如我，添加到path以后，可以更方便的绘制，添加动画也很方便

另附上最终的实现效果，至于触摸操作就不打算阐述了，可以参考以下代码

代码已发布到 Dart社区 https://pub.dev/flutter/packages?q=flutter_chart

GitHub仓库链接 https://github.com/good-good-study/flutter_chart

参考链接

发布者

默默

码农

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