Quartz2D基础知识

一、Quartz2D简介

1. 什么是Quartz2D

• Quartz 2D是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统
• Quartz 2D能完成的工作

绘制图形 : 线条\三角形\矩形\圆\弧等

绘制文字

绘制\生成图片(图像)

读取\生成PDF

截图\裁剪图片

自定义UI控件

… …

2. Quartz2D实例

• Quartz 2D能做很多强大的事情,例如

（1）裁剪图片

（2）涂鸦\画板

（3）手势解锁

（4）报表：折线图\饼状图\柱状图

3. Quartz2D在iOS开发中的价值

• 为了便于搭建美观的UI界面，iOS提供了UIKit框架，里面有各种各样的UI控件

UILabel：显示文字

UIImageView：显示图片

UIButton：同时显示图片和文字（能点击）

… …

• 利用UIKit框架提供的控件，拼拼凑凑，能搭建和现实一些简单、常见的UI界面
• 但是，有些UI界面极其复杂、而且比较个性化，用普通的UI控件无法实现，这时可以利用Quartz2D技术将控件内部的结构画出来，自定义控件的样子
• 其实，iOS中大部分控件的内容都是通过Quartz2D画出来的
• 因此，Quartz2D在iOS开发中很重要的一个价值是：自定义view（自定义UI控件）

二、Quartz2D的概念了解

1. 图形上下文

• 图形上下文（Graphics Context）：是一个CGContextRef类型的数据
• 图形上下文的作用

保存绘图信息、绘图状态

决定绘制的输出目标（绘制到什么地方去？）

（输出目标可以是PDF文件、Bitmap或者显示器的窗口上）

• 相同的一套绘图序列，指定不同的Graphics Context，就可将相同的图像绘制到不同的目标上
• Quartz2D提供了以下几种类型的Graphics Context：

Bitmap Graphics Context

PDF Graphics Context

Window Graphics Context

Layer Graphics Context

Printer Graphics Context

2. 自定义view

• 如何利用Quartz2D自定义view？（自定义UI控件）
• 如何利用Quartz2D绘制东西到view上？

（1）首先，得有图形上下文，因为它能保存绘图信息，并且决定着绘制到什么地方去

（2）其次，那个图形上下文必须跟view相关联，才能将内容绘制到view上面

• 自定义view的步骤

（1）新建一个类，继承自UIView

（2）实现- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，然后在这个方法中

* 取得跟当前view相关联的图形上下文

* 绘制相应的图形内容

* 利用图形上下文将绘制的所有内容渲染显示到view上面

3. drawRect:

• 为什么要实现drawRect:方法才能绘图到view上？

因为在drawRect:方法中才能取得跟view相关联的图形上下文

• drawRect:方法在什么时候被调用？

当view第一次显示到屏幕上时（被加到UIWindow上显示出来）

调用view的setNeedsDisplay或者setNeedsDisplayInRect:时

• 绘图顺序

4. Quartz2D须知

• Quartz2D的API是纯C语言的
• Quartz2D的API来自于Core Graphics框架
• 数据类型和函数基本都以CG作为前缀

CGContextRef

CGPathRef

CGContextStrokePath(ctx);

……

三、Quartz2D的使用

1. drawRect:中取得的上下文

• 在drawRect:方法中取得上下文后，就可以绘制东西到view上
• View内部有个layer（图层）属性，drawRect:方法中取得的是一个Layer Graphics Context，因此，绘制的东西其实是绘制到view的layer上去了
• View之所以能显示东西，完全是因为它内部的layer

2. Quartz2D绘图的代码步骤

（1）获得图形上下文

CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

（2）拼接路径（下面代码是搞一条线段）

CGContextMoveToPoint(ctx, 10, 10);

CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 100);

（3）绘制路径

CGContextStrokePath(ctx); // CGContextFillPath(ctx);

3. 常用拼接路径函数

• 新建一个起点

void CGContextMoveToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)

• 添加新的线段到某个点

void CGContextAddLineToPoint(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y)

• 添加一个矩形

void CGContextAddRect(CGContextRef c, CGRect rect)

• 添加一个椭圆

void CGContextAddEllipseInRect(CGContextRef context, CGRect rect)

• 添加一个圆弧

void CGContextAddArc(CGContextRef c, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat endAngle, int clockwise)

4. 常用绘制路径函数

• Mode参数决定绘制的模式

void CGContextDrawPath(CGContextRef c, CGPathDrawingMode mode)

• 绘制空心路径

void CGContextStrokePath(CGContextRef c)

• 绘制实心路径

void CGContextFillPath(CGContextRef c)

• 提示：一般以CGContextDraw、CGContextStroke、CGContextFill开头的函数，都是用来绘制路径的

5. 图形上下文栈的操作

• 将当前的上下文copy一份,保存到栈顶(那个栈叫做”图形上下文栈”)

void CGContextSaveGState(CGContextRef c)

• 将栈顶的上下文出栈,替换掉当前的上下文

void CGContextRestoreGState(CGContextRef c)

6. 矩阵操作

利用矩阵操作，能让绘制到上下文中的所有路径一起发生变化

• 缩放

void CGContextScaleCTM(CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy)

• 旋转

void CGContextRotateCTM(CGContextRef c, CGFloat angle)

• 平移

void CGContextTranslateCTM(CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty)

7. Quartz2D的内存管理

• 使用含有“Create”或“Copy”的函数创建的对象，使用完后必须释放，否则将导致内存泄露
• 使用不含有“Create”或“Copy”的函数获取的对象，则不需要释放
• 如果retain了一个对象，不再使用时，需要将其release掉
• 可以使用Quartz 2D的函数来指定retain和release一个对象。例如，如果创建了一个CGColorSpace对象，则使用函数CGColorSpaceRetain和CGColorSpaceRelease来retain和release对象。
• 也可以使用Core Foundation的CFRetain和CFRelease。注意不能传递NULL值给这些函数

四、Quartz2D的应用

1. 图片水印

• 水印：在图片上加的防止他人盗图的半透明logo、文字、图标

• 水印的作用

告诉你这个图片从哪来的

主要是一些网站为了版权问题、广告而添加的

• 有时候，在手机客户端app中也需要用到水印技术

比如，用户拍完照片后，可以在照片上打个水印，标识这个图片是属于哪个用户的

• 实现方式：利用Quartz2D，将水印（文字、LOGO）画到图片的右下角
• 核心代码

（1）开启一个基于位图的图形上下文

void     UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSize size, BOOL opaque, CGFloat scale)

（2）从上下文中取得图片（UIImage）

UIImage* UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

（3）结束基于位图的图形上下文

void     UIGraphicsEndImageContext();

2. 图片裁剪

• 很多app的头像，都是圆形的

• 这时需要把一张普通的图片刻意裁剪成圆形

• 核心代码

void CGContextClip(CGContextRef c)

将当前上下所绘制的路径裁剪出来（超出这个裁剪区域的都不能显示）

3. 屏幕截图

• 有时候需要截取屏幕上的某一块内容，比如捕鱼达人游戏

• 核心代码

- (void)renderInContext:(CGContextRef)ctx;

调用某个view的layer的renderInContext:方法即可