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图形开发学院(GraphAnywhere.com)

第二章:图形管理类(Graph)

  本章以 AnyGraph 中图形管理类的设计为例讲述图形管理类的作用。

1 Graph类概述

  图形管理类是 AnyGraph 图形开发引擎核心组件之一,是一个创建和管理图形的容器类。提供了以下几部分功能:

  • 图层管理
  • 图形渲染
  • 图形操作
  • 图形对象管理
  • 控件和事件管理

2 Graph类的设计

(1) 类的关系

  图形管理相关的类包括:Graph类、Layer类、View类、GraphRenderer类,其中Graph类是这几个类的核心,负责构建另外几个类,并提供外部访问api接口;GraphRenderer类是负责图形的渲染、Layer类负责图层属性、图层数据和图层的渲染、View类负责图形的视点控制。这几个类的关系如下:

classDiagram

Graph --> GraphRenderer
Graph --> View
Graph *-- Layer

class Graph{
    name:String
    layers:Array
    addLayer(layer)
    removeLayer(layer)
    render()
    setView(view)
    getCoordinateFromPixel(pixel)
    getPixelFromCoordinate(coordinate)
}

class Layer{
    source: Source
    renderer: LayerRenderer
    setStyle(style)
    getVisible()
    visibleAtResolution()
    setOffset(x, y)
}


class GraphRenderer{
    mainCanvas:Canvas
    getSize()
    prepareFrame()
    composeBuffer(frameState)
    renderFrame()
    filter()
}

class View{
    center: [float,float]
    resolutions:float
    zoom: int
    fill()   
    calculateCenterZoom()
    getState()
}

(2) 图层管理

  在图形系统中,图层(Layers)是一种用于组织和管理图像内容的办法。图层可以将不同的图像元素分开,使得它们可以独立地进行绘制、编辑和操作。每个图层都可以包含一个或多个图像对象,这些对象可以是几何对象、文本、图像等。图层可以互相叠加,并且可以通过控制透明度、颜色和大小等属性来创建各种视觉效果。

  你可以在同一个画板上绘制所有你需要的内容,也可以有选择性地将不同类别的元素分散于不同的画板上;例如在下图的场景中,将静态的地理背景与动态的人或动物分离,以及将地理背景中的草地、湖泊、树木置于不同的图层中,便能够在需要时实现精准修改与控制。

运行效果

  通过对图层的分层管理,继而控制图层的可见性,在绘图时快速隐藏暂时用不到的图层,在画布上仅显示需要的图层,更有利于排除绘图过程中的重叠元素与干扰项,让制图工作更简单和便捷。

(3) 图形渲染思路

  在 AnyGraph 中图形渲染的核心思路是各个图层分别对应独立的Canvas画布,在画布中渲染各自图层中的数据,最后按图层顺序将各图层合并为完整的图形。

运行效果

  在各图层渲染后,将其合并到图形的时候可采用 ctx.drawImage()ctx.putImageData() 两种方式。第一种方式渲染效率会更高,第二种方式可对像素进行处理,实现更为灵活的渲染效果。

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1. ctx.drawImage()
2. ctx.putImageData()

(4) 图形渲染过程

  AnyGraph 的图形渲染过程如下:

graph LR
A1-->B1
A2-->B1
A3-->B1
A4-->B1

B1 -.- E1
B1 --- C1
B1 --- C2
B1 --- C3
B1 -.- E2
C2-->D1

A2(API:立即刷新)
A1(API:异步刷新)
A3(API:重绘图形)
A4(API:重绘图层)


B1(渲染主程序)
C1(计算矩阵)
C2(合成图形)
C3(渲染图形)
E1(事件:RenderBefore)
E2(事件:RenderAfter)

D1(逐个图层合成)

  上图可以清晰看出图形渲染过程中,最重要的是三个步骤:

  1. 计算矩阵:在该过程中根据图形的视点范围和当前显示的viewPort计算矩阵变换参数,为图形合成时的坐标转换做好准备。

  2. 合成图形:逐个图层的将图层中的几何对象渲染至图层Canvas中。

  3. 渲染图形:将各个图层Canvas合并至图形的Canvas中,并呈现出来。

Graph 类提供了四个发起图形渲染的API,分别为立即刷新、异步刷新、刷新图层。

立即刷新

  顾名思义,立即刷新就是通知主线程立即开始图形渲染,立即刷新主要应用在当前视点范围内的数据发生变化后执行。

异步刷新

  异步刷新是利用HTML中Window对象的RequestAnimalFrame特性,在窗口下一次刷新的时候执行图形渲染。异步刷新应用场景非常广泛,在图形窗口属性发生了改变后,在图层属性发生了变换后,在图形对象属性发生了变换后,都可以调用该方法,通知浏览器在下一次刷新的时候重新渲染图形,这么做的好处是,不论调用了多少次异步刷新命令,浏览器仅会在下一次窗口刷新时调用一次图形渲染命令。

重绘图层

  重绘图层指仅仅重新绘制某一层,其他层仍使用上一次渲染后留下的缓存图像,从而在大数据量的场景中提高图像渲染效率,例如在图形的浮动层绘制橡皮线或拉框的场景中,仅仅只是重新绘制橡皮线或拉框,而不用重新绘制图形内容本身,从而提供了渲染效率。

重绘图形

  重绘图形是指根据新的参数重新绘制整个图形,发出这个命令后,AnyGraph 将会重新获取各个图层中指定视点的数据,重新计算矩阵,重新进行坐标转换,重新将这些数据绘制至各个图层中,最后由GraphRenderer将图形合成为图形并显示出来。

(5) 图形事件

  图形事件分为两种情况,一种情况是指图形在渲染过程中触发的事件,既有图形相关事件,也有图形相关事件, AnyGraph 1.0触发的事件类型包括以下事件:

  • EventType.RenderBefore: 图形渲染之前
  • EventType.RenderAfter: 图形渲染之后
  • EventType.ComposeBefore: 图层渲染之前
  • EventType.ComposeAfter: 图层渲染之后
  • EventType.LayerModified: 图层属性发生变化之后
  • EventType.Loader: 图层数据装载之后

  另一种事件类型是指对Canvas操作的键盘、鼠标、触摸、系统等类型事件,目前可支持的事件包括:

  • wheel
  • click
  • dblclick
  • mouseUp
  • mouseDown
  • mouseMove
  • mouseout
  • mouseenter
  • mouseover
  • keydown
  • touchstart
  • touchmove
  • touchend

3 Graph类的使用

类名为:Graph,位于src根目录。

  Graph类是 AnyGraph 最核心的类,是图形处理的唯一入口,所有的图形渲染均通过该类产生。

(1) 初始化

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constructor(options)

  该类的构造函数接受一个 Object 类型的参数,其值包括:

名称 类型 说明
target String HTML页面容器ID
layers Array 图层集合
mouse Boolean 是否允许鼠标交互操作,缺省值为true
defaultFullView Boolean 初始化后是否显示全图,缺省值为false
enabledGeomEvent Boolean 是否允许对象事件,缺省值为false
originAtLeftTop Boolean 图形坐标系是否为卡迪尔坐标系,缺省值为true
view View 图形显示选项
bgColor ColorString 背景颜色

说明:

  • target: 该参数为必填值,指的是 HTML页面中的容器对象, AnyGraph 将在此容器对象中创建Canvas对象和其他辅助对象。在初始化前需先建立该容器对象,并指定容器宽和高属性;
  • layers: 图层列表,该属性为可选,在初始化之后可通过 addLayer() 增加图层;
  • mouse: 缺省值为true,图形对象构建后将具有通过鼠标进行缩放和漫游的功能;
  • defaultFullView: 缺省值为false,图形数据加载之后优先根据 view 属性显示图形指定位置,如果没有指定view 属性,则判断该属性的值,如果该属性的值为 true则显示全图,否则显示Canvas画布坐标内的图形;
  • originAtLeftTop:缺省值为true,图形坐标系是否为卡迪尔坐标系;
  • view: 图形显示选项, 图形数据加载之后优先根据该属性显示指定的位置;
  • bgColor:图形背景颜色,默认为透明色;
  • enabledGeomEvent:是否允许对象事件,缺省值为false;当该值为true时,图形中的每个 Geometry 对象均可提供各类鼠标事件,当数据量较大时可能会影响系统性能,因此建议在大数据量的情况下将该值设置为false;

HTML

  在初始化时需在HTML中建立一个<div>容器,并指定该容器的大小,HTML如下所示:

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<body style="overflow: hidden; margin:0px;">
<div id="graphWrapper" style="width:1200px; height:800px;"></div>
</body>

创建图形实例

  在HTML中的<script>中通过以下js程序初始化图形对象,如下所示:

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let graph = new Graph({
"target": "graphWrapper",
});

  创建图形实例后 AnyGraph 将会在上述HTML页面的graphWrapper容器内生成Canvas对象,该对象用于显示图形结果,如下图所示:

运行效果

  该容器中不仅仅包含生成的Canvas对象,还会包含一系列控件,这个可将根据需要通过graph提供的API添加和移除。

  下面这段代码在初始化图形时,建立一个图层,并设置了图层的属性和数据文字的Url,还指定显示图形的视点范围。

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let graph = new Graph({
"target": "graphWrapper",
"layers": [
new Layer({
source: new VectorSource({
"fileUrl": "../data/mydata.json",
}),
name: "数据层",
visible: true,
style: { "color": "#515151", "fillColor": "#CCCCCC", "fillStyle":1 }
})
],
"view": new View({
center: [1268.46, 2576.57],
resolutions: [11.20, 5.60, 2.80, 1.40, 0.70, 0.35, 0.175, 0.0875],
zoom: 5
}),
});

该代码执行后的效果如下图所示:

运行效果

(2) 图层管理

  在Graph类中提供了以下几个与图层管理相关的API:

名称 说明
addLayer(layer) 增加图层
removeLayer(layer) 移除图层
removeLayers() 移除所有图层
getLayer(id) 获取指定图层
getLayers() 获取所有图层
queryGeomList(coord) 查询图形中“包含”该坐标位置的点
removeGeom(geom) 移除某个图层中的Geometry对象

新建图层

新建图层可采用下面两种方式:

  • 方式一:
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let layer = graph.addLayer({"name":"背景层"});
  • 方式二:
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let layer = new Layer({"name":"背景层"});
graph.addLayer(layer);

获取图层

  • 获取指定图层
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let layer = graph.getLayer(layerId)
  • 获取所有图层
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let layerArray = graph.getLayers()

删除图层

  • 删除指定图层
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graph.removeLayer(layer);
  • 删除所有图层
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graph.removeLayers();

(3) 图形渲染

Graph类中通过GraphRenderer调用Canvas类的API进行图形绘制。

Graph类提供了以下几个与图形渲染相关的API:

名称 说明
render() 异步图形渲染
renderSync() 同步图形渲染
renderLayer(layer) 重绘指定图层
showExtent(extent) 设置图形的视点范围,并重绘图形
setView(view) 设置中心点和密度,并重绘图形

图形刷新

  图形刷新是指不改变图形显示的范围而重新渲染图形, AnyGraph 提供了三种方式刷新图形:

  • 同步刷新当前图形

  例如在绘制图形后,继续执行某些代码时可使用该方式。

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graph.renderSync()
  • 异步刷新当前图形

  该方法通过 requestAnimationFrame() 调用刚刚介绍的renderSync()方法绘制图形,因此仅会在下次屏幕刷新时绘制图形。使用该方法不用担心多次调用 render() 会造成重复绘制图形的问题。

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graph.render()
  • 立即刷新指定图层。

  该方法仅会刷新指定图层,如果存在其他图层,则其他图层会使用上一次绘制的结果。适合于当数据量非常大的时候,可以减少其他图层的绘制时间,从而提高图形的渲染效率。

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graph.renderLayer(layer)

显示图形指定位置

   AnyGraph 还提供了两个根据指定位置显示图形的api。

  • 按范围显示图形
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graph.showExtent(extent)
  • 按中心点和分辨率进行图形显示
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let view = graph.getView();
view.setCenter([10000, 6000]);
view.setZoom(3);
graph.setView(view);

(4) 图形信息

名称 说明
getFrameState() 获取图形信息
getExtent() 获取当前图形显示范围
getSize() 获取图形的宽度和高度
getRenderObject() 渲染画板对象
setBgColor(color) 设置图形的背景颜色
getBgColor() 获取背景颜色
getRenderer() 获取渲染器
getView() 返回当前视图

(5) 坐标转换

名称 说明
getCoordinateFromPixel(pixel) 像素坐标转图形坐标
getPixelFromCoordinate(coordinate) 图形坐标转像素坐标

使用这两个方法可以将屏幕坐标转换为图形坐标,或者将图形坐标转换为屏幕坐标,示例如下:

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// 将屏幕坐标转换为图形坐标
graph.getCoordinateFromPixel([100,50]);
// 将图形坐标转换为屏幕坐标
graph.getPixelFromCoordinate([18806.23, 335358.47]);

需注意的是这里的图形坐标指的是当前打开图形的坐标。


  “图形系统实战开发-进阶篇 第二章 图形管理类” 的内容讲解到这里就结束了,如果觉得对你有帮助有收获,可以关注我们的官方账号,持续关注更多精彩内容。


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