52、Quartz 2D 绘图应用开发全流程指南

最新推荐文章于 2025-11-07 02:48:40 发布

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分类专栏： iOS 5开发：探索与实践文章标签： Quartz 2D 绘图应用 iOS开发

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Quartz 2D 绘图应用开发全流程指南

在开发绘图应用时，我们可以借助 Quartz 2D 来实现丰富的绘图功能。下面将详细介绍如何一步步搭建一个绘图应用，包括视图类的设置、界面元素的添加与连接，以及绘图代码的实现。

1. 实现 QuartzFunView 骨架

首先，我们要在 UIView 的子类中进行绘图。下面是具体的操作步骤：
1. 定义属性 ：
- 打开 BIDQuartzFunView.h 文件，添加以下代码：

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "BIDConstants.h"

@interface BIDQuartzFunView : UIView
@property (nonatomic) CGPoint firstTouch;
@property (nonatomic) CGPoint lastTouch;
@property (strong, nonatomic) UIColor *currentColor;
@property (nonatomic) ShapeType shapeType;
@property (nonatomic, strong) UIImage *drawImage;
@property (nonatomic) BOOL useRandomColor;
@end

这里的属性作用如下：
- firstTouch 和 lastTouch 用于跟踪用户手指在屏幕上的拖动位置。 firstTouch 存储用户首次触摸屏幕的位置， lastTouch 存储拖动过程中以及拖动结束时手指的位置。
- currentColor 用于存储用户选择的颜色。
- shapeType 用于记录用户想要绘制的形状类型。
- drawImage 用于存储用户选择绘制的图像。
- useRandomColor 是一个布尔值，用于记录用户是否选择随机颜色。

合成属性并初始化 ：
- 打开 BIDQuartzFunView.m 文件，在现有导入语句下方添加：

#import "UIColor+BIDRandom.h"

- 在 `@implementation` 声明后添加：

@synthesize firstTouch, lastTouch, currentColor, drawImage, useRandomColor, shapeType;

- 删除 `initWithFrame:` 方法的现有存根实现，替换为以下方法：

- (id)initWithCoder:(NSCoder*)coder {
    if (self = [super initWithCoder:coder]) {
        currentColor = [UIColor redColor];
        useRandomColor = NO;
        self.drawImage = [UIImage imageNamed:@"iphone.png"];
    }
    return self;
}

处理触摸事件 ：
- 在 initWithCoder: 方法之后插入以下三个方法：

#pragma mark - Touch Handling

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    if (useRandomColor) {
        self.currentColor = [UIColor randomColor];
    }
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    firstTouch = [touch locationInView:self];
    lastTouch = [touch locationInView:self];
    [self setNeedsDisplay];
}

- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    lastTouch = [touch locationInView:self];
    [self setNeedsDisplay];
}

- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    lastTouch = [touch locationInView:self];
    [self setNeedsDisplay];
}

这三个方法的作用如下：
- touchesBegan:withEvent: ：当用户手指首次触摸屏幕时调用。如果用户选择了随机颜色，会更改当前颜色。然后存储当前位置，并标记视图需要重绘。
- touchesMoved:withEvent: ：用户在屏幕上拖动手指时持续调用。仅存储新位置并标记视图需要重绘。
- touchesEnded:withEvent: ：用户手指离开屏幕时调用。存储最终位置并标记视图需要重绘。

2. 创建并连接出口和动作

在开始绘图之前，我们需要向 nib 文件中添加分段控件，并连接动作和出口。具体步骤如下：
1. 更改视图类 ：
- 打开 BIDViewController.xib 文件。
- 单击停靠栏中的 View 图标，按下 ⌘3 打开身份检查器，将类从 UIView 更改为 BIDQuartzFunView 。
2. 添加导航栏和分段控件 ：
- 选择新重命名的 QuartzFunView 图标，从库中找到 Navigation Bar （注意不是 Navigation Controller ），将其放置在视图顶部，紧贴状态栏下方。
- 从库中找到 Segmented Control ，将其拖到导航栏上，放在导航栏的中心位置。
- 调整分段控件的大小，使其占据导航栏的整个宽度。
- 打开属性检查器，将分段数量从 2 更改为 5，并依次将每个分段的标签改为 Red 、 Blue 、 Yellow 、 Green 和 Random 。
3. 创建出口和动作 ：
- 打开助理编辑器，选择 BIDViewController.h 文件。
- 从停靠栏中的分段控件按住 Control 键拖动到 BIDViewController.h 文件中，在 @interface 和 @end 声明之间释放鼠标，创建一个名为 colorControl 的新出口。
- 再次从同一分段控件按住 Control 键拖动到 BIDViewController.h 文件中，在 @end 声明上方插入一个名为 changeColor: 的动作。
4. 添加工具栏和分段控件 ：
- 从库中找到 Toolbar ，将其拖到视图窗口的底部。
- 删除工具栏上不需要的按钮。
- 从库中找到另一个 Segmented Control ，将其拖到工具栏上。
- 从库中拖动两个 Flexible Space Bar Button Item 到工具栏上，分别放在分段控件的左右两侧，以确保分段控件在工具栏中居中。
- 调整分段控件的大小，使其填充工具栏，左右留出一点空间。
- 打开属性检查器，将分段数量从 2 更改为 4，并依次将每个分段的标题改为 Line 、 Rect 、 Ellipse 和 Image 。
- 从停靠栏中的分段控件按住 Control 键拖动到 BIDViewController.h 文件中，创建一个名为 changeShape: 的新动作。

3. 实现动作方法

接下来，我们要实现 changeColor: 和 changeShape: 这两个动作方法。具体操作如下：
1. 导入必要的文件 ：
- 打开 BIDViewController.m 文件，在现有导入语句下方添加：

#import "BIDConstants.h"
#import "BIDQuartzFunView.h"

实现 changeColor: 方法 ：

- (IBAction)changeColor:(id)sender {
    UISegmentedControl *control = sender;
    NSInteger index = [control selectedSegmentIndex];

    BIDQuartzFunView *quartzView = (BIDQuartzFunView *)self.view;

    switch (index) {
        case kRedColorTab:
            quartzView.currentColor = [UIColor redColor];
            quartzView.useRandomColor = NO;
            break;
        case kBlueColorTab:
            quartzView.currentColor = [UIColor blueColor];
            quartzView.useRandomColor = NO;
            break;
        case kYellowColorTab:
            quartzView.currentColor = [UIColor yellowColor];
            quartzView.useRandomColor = NO;
            break;
        case kGreenColorTab:
            quartzView.currentColor = [UIColor greenColor];
            quartzView.useRandomColor = NO;
            break;
        case kRandomColorTab:
            quartzView.useRandomColor = YES;
            break;
        default:
            break;
    }
}

该方法根据用户选择的分段来设置当前绘图颜色，并根据选择更新 useRandomColor 属性。

实现 changeShape: 方法 ：

- (IBAction)changeShape:(id)sender {
    UISegmentedControl *control = sender;
    [(BIDQuartzFunView *)self.view setShapeType:[control selectedSegmentIndex]];

    if ([control selectedSegmentIndex] == kImageShape)
        colorControl.hidden = YES;
    else
        colorControl.hidden = NO;
}

该方法根据用户选择的分段来设置形状类型，并根据是否选择 Image 分段来隐藏或显示颜色控件。

4. 添加 Quartz 2D 绘图代码

现在，我们可以开始添加绘图代码了。我们将逐步实现绘制线条、矩形和椭圆的功能。

绘制线条

首先，我们来实现最简单的绘图选项：绘制一条线。
1. 打开 BIDQuartzFunView.m 文件，将注释掉的 drawRect: 方法替换为以下代码：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();

    CGContextSetLineWidth(context, 2.0);
    CGContextSetStrokeColorWithColor(context, currentColor.CGColor);

    switch (shapeType) {
        case kLineShape:
            CGContextMoveToPoint(context, firstTouch.x, firstTouch.y);
            CGContextAddLineToPoint(context, lastTouch.x, lastTouch.y);
            CGContextStrokePath(context);
            break;
        case kRectShape:
            break;
        case kEllipseShape:
            break;
        case kImageShape:
            break;
        default:
            break;
    }
}

代码解释如下：
- UIGraphicsGetCurrentContext() ：获取当前绘图上下文。
- CGContextSetLineWidth(context, 2.0) ：设置线条宽度为 2 像素。
- CGContextSetStrokeColorWithColor(context, currentColor.CGColor) ：设置线条的绘制颜色。
- switch 语句根据 shapeType 选择相应的绘图代码。当 shapeType 为 kLineShape 时，使用 CGContextMoveToPoint 和 CGContextAddLineToPoint 绘制线条，最后使用 CGContextStrokePath 进行绘制。

绘制矩形和椭圆

接下来，我们同时实现绘制矩形和椭圆的功能。修改 drawRect: 方法如下：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();

    CGContextSetLineWidth(context, 2.0);
    CGContextSetStrokeColorWithColor(context, currentColor.CGColor);

    CGContextSetFillColorWithColor(context, currentColor.CGColor);
    CGRect currentRect = CGRectMake(firstTouch.x,
                                    firstTouch.y,
                                    lastTouch.x - firstTouch.x,
                                    lastTouch.y - firstTouch.y);

    switch (shapeType) {
        case kLineShape:
            CGContextMoveToPoint(context, firstTouch.x, firstTouch.y);
            CGContextAddLineToPoint(context, lastTouch.x, lastTouch.y);
            CGContextStrokePath(context);
            break;
        case kRectShape:
            CGContextAddRect(context, currentRect);
            CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke);
            break;
        case kEllipseShape:
            CGContextAddEllipseInRect(context, currentRect);
            CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke);
            break;
        case kImageShape:
            break;
        default:
            break;
    }
}

代码解释如下：
- CGContextSetFillColorWithColor(context, currentColor.CGColor) ：设置填充颜色。
- CGRectMake ：创建一个 CGRect 对象，用于表示矩形的位置和大小。
- 当 shapeType 为 kRectShape 时，使用 CGContextAddRect 添加矩形路径，然后使用 CGContextDrawPath 进行填充和描边绘制。
- 当 shapeType 为 kEllipseShape 时，使用 CGContextAddEllipseInRect 添加椭圆路径，然后使用 CGContextDrawPath 进行填充和描边绘制。

通过以上步骤，我们就完成了一个简单绘图应用的开发。你可以编译并运行应用，测试线条、矩形和椭圆的绘制功能，同时可以通过分段控件选择不同的颜色和形状。整个开发过程的流程可以用以下 mermaid 流程图表示：

graph LR
    A[实现 QuartzFunView 骨架] --> B[创建并连接出口和动作]
    B --> C[实现动作方法]
    C --> D[添加 Quartz 2D 绘图代码]
    D --> E[编译运行测试]

在这个流程图中，我们清晰地看到了从视图类的设置到最终绘图功能实现的整个开发过程。每个步骤都是必不可少的，它们共同构成了一个完整的绘图应用开发流程。希望这个指南能帮助你顺利开发出自己的绘图应用。

进一步完善绘图应用及注意事项

5. 绘制图像功能的实现

虽然前面的代码中 kImageShape 部分还未实现，但我们可以进一步完善代码来支持图像绘制。在 drawRect: 方法中添加绘制图像的逻辑，修改后的代码如下：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();

    CGContextSetLineWidth(context, 2.0);
    CGContextSetStrokeColorWithColor(context, currentColor.CGColor);

    CGContextSetFillColorWithColor(context, currentColor.CGColor);
    CGRect currentRect = CGRectMake(firstTouch.x,
                                    firstTouch.y,
                                    lastTouch.x - firstTouch.x,
                                    lastTouch.y - firstTouch.y);

    switch (shapeType) {
        case kLineShape:
            CGContextMoveToPoint(context, firstTouch.x, firstTouch.y);
            CGContextAddLineToPoint(context, lastTouch.x, lastTouch.y);
            CGContextStrokePath(context);
            break;
        case kRectShape:
            CGContextAddRect(context, currentRect);
            CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke);
            break;
        case kEllipseShape:
            CGContextAddEllipseInRect(context, currentRect);
            CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke);
            break;
        case kImageShape:
            if (drawImage) {
                [drawImage drawInRect:currentRect];
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

代码解释如下：
- 当 shapeType 为 kImageShape 时，检查 drawImage 是否存在。如果存在，则使用 drawInRect: 方法将图像绘制在 currentRect 所指定的区域内。

6. 代码优化与性能考虑

在开发绘图应用时，我们还需要考虑代码的优化和性能问题。以下是一些建议：
- 减少不必要的重绘 ：在 touchesBegan: 、 touchesMoved: 和 touchesEnded: 方法中，每次调用 setNeedsDisplay 都会触发 drawRect: 方法的调用。如果某些情况下不需要重绘，可以避免调用该方法，以提高性能。例如，可以添加一些条件判断，只有当触摸位置发生有效变化时才调用 setNeedsDisplay 。
- 缓存绘制结果 ：如果某些绘制操作比较复杂且结果不会频繁变化，可以考虑将绘制结果缓存起来，避免每次都重新绘制。例如，可以使用 UIImage 来缓存绘制的图像，下次需要显示时直接使用缓存的图像。
- 使用异步绘制 ：对于一些耗时的绘制操作，可以考虑使用异步绘制，避免阻塞主线程，提高应用的响应性能。可以使用 dispatch_async 函数将绘制任务放到后台线程中执行。

7. 总结与展望

通过以上一系列步骤，我们成功开发了一个简单的绘图应用，实现了线条、矩形、椭圆和图像的绘制功能，并且可以通过分段控件选择不同的颜色和形状。整个开发过程涉及到视图类的设置、界面元素的添加与连接、动作方法的实现以及 Quartz 2D 绘图代码的编写。

在未来的开发中，我们可以进一步扩展这个应用的功能。例如：
- 添加更多的绘图工具 ：如画笔、橡皮擦等，让用户可以进行更自由的绘图操作。
- 支持更多的图像格式 ：除了 png 格式，还可以支持 jpg 、 gif 等其他常见的图像格式。
- 实现绘图的保存和分享功能 ：让用户可以将自己绘制的作品保存到相册或分享到社交媒体。

以下是一个总结表格，展示了各个步骤的主要内容和作用：
|步骤|主要内容|作用|
| ---- | ---- | ---- |
|实现 QuartzFunView 骨架|定义属性、合成属性、初始化、处理触摸事件|设置绘图视图的基本结构和功能|
|创建并连接出口和动作|添加导航栏、分段控件，创建出口和动作|搭建界面并连接交互逻辑|
|实现动作方法|实现 changeColor: 和 changeShape: 方法|根据用户选择更新颜色和形状|
|添加 Quartz 2D 绘图代码|绘制线条、矩形、椭圆和图像|实现具体的绘图功能|
|绘制图像功能的实现|在 drawRect: 方法中添加绘制图像的逻辑|支持图像绘制|
|代码优化与性能考虑|减少不必要的重绘、缓存绘制结果、使用异步绘制|提高应用的性能和响应性|

整个开发过程可以再次用 mermaid 流程图表示，这次更详细地展示了各个子步骤：

graph LR
    A[实现 QuartzFunView 骨架] --> A1[定义属性]
    A --> A2[合成属性并初始化]
    A --> A3[处理触摸事件]
    B[创建并连接出口和动作] --> B1[更改视图类]
    B --> B2[添加导航栏和分段控件]
    B --> B3[创建出口和动作]
    B --> B4[添加工具栏和分段控件]
    C[实现动作方法] --> C1[导入必要文件]
    C --> C2[实现 changeColor: 方法]
    C --> C3[实现 changeShape: 方法]
    D[添加 Quartz 2D 绘图代码] --> D1[绘制线条]
    D --> D2[绘制矩形和椭圆]
    D --> D3[绘制图像]
    E[代码优化与性能考虑] --> E1[减少不必要重绘]
    E --> E2[缓存绘制结果]
    E --> E3[使用异步绘制]
    F[总结与展望] --> F1[扩展功能]
    F --> F2[支持更多格式]
    F --> F3[实现保存和分享]
    A --> B
    B --> C
    C --> D
    D --> E
    E --> F

通过这个详细的流程图，我们可以更清晰地看到整个开发过程的各个环节以及它们之间的关系。希望这篇博客能为你开发绘图应用提供有价值的参考，让你在开发过程中少走弯路，顺利实现自己的创意。