因為公司的項目需求，需要做一個K線圖，可以讓交易者清楚的看到某一交易品種在各個時間段內的報價，以及當前的實時報價。
我所考慮的有兩個方向，一是類似于Highcharts等插件的實現方式 -- svg，一是HTML5的canvas。
SVG 是一種使用 XML 描述 2D 圖形的語言。 Canvas 通過 JavaScript 來繪制 2D 圖形。 Canvas 是逐像素進行渲染的。
'
經過上面的比較不難發現， SVG 更適用于偏靜態，渲染頻率不高的場景，所以這種要實現實時報價更新繪制的情況只能選擇 canvas。
2. 實現哪些需求
歷史報價 和 實時報價 繪制圖表
支持 拖拽 查看歷史時間段的報價圖表
支持鼠標 滾輪 和觸摸板 雙指 操作放大或縮小圖表
支持鼠標指針 移動 查看鼠標位置報價
3. 代碼實現過程
1. 準備工作
/**
* K-line - K線圖渲染函數
* Date: 2019.12.18 Author: isnan
*/
const BLOCK_MARGIN = 2; //方塊水平間距
const START_PRICE_INDEX = 'open_price'; //開始價格在數據組中的位置
const END_PRICE_INDEX = 'close'; //結束價格在數據組中的位置
const MIN_PRICE_INDEX = 'low'; //最小價格在數據組中的位置
const MAX_PRICE_INDEX = 'high'; //最大價格在數據組中的位置
const TIME_INDEX = 'time'; //時間在數據組中的位置
const LINE_WIDTH = 1; //1px 寬度 (中間線、x軸等)
const BOTTOM_SPACE = 40; //底部空間
const TOP_SPACE = 20; //頂部空間
const RIGHT_SPACE = 60; //右側空間
let _addEventListener, _removeEventListener, prefix = ''; //addEventListener 瀏覽器兼容
function RenderKLine (id, /*Optional*/options) {
if (!id) return;
options = options || {};
this.id = id; //canvas box id
// detect event model
if (window.addEventListener) {
_addEventListener = "addEventListener";
_removeEventListener = "removeEventListener";
} else {
_addEventListener = "attachEvent";
_removeEventListener = "detachEvent"
prefix = "on";
}
// options params
this.sharpness = options.sharpness; // 清晰度 (正整數 太大可能會卡頓，取決于電腦配置 建議在2～5區間)
this.blockWidth = options.blockWidth; // 方塊的寬度 (最小為3,最大49 為了防止中間線出現位置偏差 設定為奇數,若為偶數則向下減1)
this.buyColor = options.buyColor || '#F05452'; // color 漲
this.sellColor = options.sellColor || '#25C875'; // color 跌
this.fontColor = options.fontColor || '#666666'; //文字顏色
this.lineColor = options.lineColor || '#DDDDDD'; //參考線顏色
this.digitsPoint = options.digitsPoint || 2; //報價的digits (有幾位小數)
this.horizontalCells = options.horizontalCells || 5; //水平方向切割多少格子 (中間虛線數 = 5 - 1)
this.crossLineStatus = options.crossLineStatus || true; //鼠標移動十字線顯示狀態
//basic params
this.totalWidth = 0; //總寬度
this.movingRange = 0; //橫向移動的距離 取正數值，使用時再加負號
this.minPrice = 9999999;
this.maxPrice = 0; //繪制的所有數據中 最小/最大數據 用來繪制y軸
this.diffPrice = 0; //最大報價與最小報價的差值
this.perPricePixel = 0; //每一個單位報價占用多少像素
this.centerSpace = 0; //x軸到頂部的距離 繪圖區域
this.xDateSpace = 6; //x軸上的時間繪制間隔多少組
this.fromSpaceNum = 0; //x軸上的時間繪制從第 (fromSpaceNum%xDateSpace) 組數據開始
this.dataArr = []; //數據
this.lastDataTimestamp = undefined; //歷史報價中第一個時間戳, 用來和實時報價做比較畫圖
this.buyColorRGB = {r: 0, g: 0, b: 0};
this.sellColorRGB = {r: 0, g: 0, b: 0};
this.processParams();
this.init();
}
定義了一些常量和變量，生成一個 構造函數 ，接收兩個參數，一個是id，canvas會在插入到這個id的盒子內，第二個參數是一些配置項，可選。
/**
* sharpness {number} 清晰度
* buyColor {string} color - 漲
* sellColor {string} color - 跌
* fontColor {string} 文字顏色
* lineColor {string} 參考線顏色
* blockWidth {number} 方塊的寬度
* digitsPoint {number} 報價有幾位小數
* horizontalCells {number} 水平方向切割幾個格子
* crossLineStatus {boolean} 鼠標移動十字線顯示狀態
*/
2. init方法和canvas畫布的翻轉
RenderKLine.prototype.init = function () {
let cBox = document.getElementById(this.id);
// 創建canvas并獲得canvas上下文
this.canvas = document.createElement("canvas");
if (this.canvas && this.canvas.getContext) {
this.ctx = this.canvas.getContext("2d");
}
this.canvas.innerHTML = '您的當前瀏覽器不支持HTML5 canvas';
cBox.appendChild(this.canvas);
this.actualWidth = cBox.clientWidth;
this.actualHeight = cBox.clientHeight;
this.enlargeCanvas();
}
// 因為繪制區域超出canvas區域，此方法也用來代替clearRect 清空畫布的作用
RenderKLine.prototype.enlargeCanvas = function () {
this.canvas.width = this.actualWidth * this.sharpness;
this.canvas.height = this.actualHeight * this.sharpness;
this.canvas.style.height = this.canvas.height / this.sharpness + 'px';
this.canvas.style.width = this.canvas.width / this.sharpness + 'px';
this.centerSpace = this.canvas.height - (BOTTOM_SPACE + TOP_SPACE) * this.sharpness;
// 將canvas原點坐標轉換到右上角
this.transformOrigin();
// base settings
this.ctx.lineWidth = LINE_WIDTH*this.sharpness;
this.ctx.font = `${12*this.sharpness}px Arial`;
// 還原之前滾動的距離
this.ctx.translate(-this.movingRange * this.sharpness, 0);
// console.log(this.movingRange);
}
init方法初始化了一個canvas，enlargeCanvas是一個替代clearRect的方法，其中需要注意的是 transformOrigin 這個方法，因為正常的canvas原點坐標在坐上角，但是我們需要繪制的圖像是從右側開始繪制的，所以我這里為了方便繪圖，把整個canvas做了一次轉換，原點坐標轉到了右上角位置。
// 切換坐標系走向 (原點在左上角 or 右上角)
RenderKLine.prototype.transformOrigin = function () {
this.ctx.translate(this.canvas.width, 0);
this.ctx.scale(-1, 1);
}
這里有一點需要注意的是，雖然翻轉過來繪制一些矩形，直線沒什么問題，但是繪制文本是不行的，繪制文本需要還原回去，不然文字就是翻轉過來的狀態。如下圖所示：
3. 移動、拖拽、滾輪事件
//監聽鼠標移動
RenderKLine.prototype.addMouseMove = function () {
this.canvas[_addEventListener](prefix+"mousemove", mosueMoveEvent);
this.canvas[_addEventListener](prefix+"mouseleave", e => {
this.event = undefined;
this.enlargeCanvas();
this.updateData();
});
const _this = this;
function mosueMoveEvent (e) {
if (!_this.dataArr.length) return;
_this.event = e || event;
_this.enlargeCanvas();
_this.updateData();
}
}
//拖拽事件
RenderKLine.prototype.addMouseDrag = function () {
let pageX, moveX = 0;
this.canvas[_addEventListener](prefix+'mousedown', e => {
e = e || event;
pageX = e.pageX;
this.canvas[_addEventListener](prefix+'mousemove', dragMouseMoveEvent);
});
this.canvas[_addEventListener](prefix+'mouseup', e => {
this.canvas[_removeEventListener](prefix+'mousemove', dragMouseMoveEvent);
});
this.canvas[_addEventListener](prefix+'mouseleave', e => {
this.canvas[_removeEventListener](prefix+'mousemove', dragMouseMoveEvent);
});
const _this = this;
function dragMouseMoveEvent (e) {
if (!_this.dataArr.length) return;
e = e || event;
moveX = e.pageX - pageX;
pageX = e.pageX;
_this.translateKLine(moveX);
// console.log(moveX);
}
}
//Mac雙指行為 & 鼠標滾輪
RenderKLine.prototype.addMouseWheel = function () {
addWheelListener(this.canvas, wheelEvent);
const _this = this;
function wheelEvent (e) {
if (Math.abs(e.deltaX) !== 0 && Math.abs(e.deltaY) !== 0) return; //沒有固定方向，忽略
if (e.deltaX < 0) return _this.translateKLine(parseInt(-e.deltaX)); //向右
if (e.deltaX > 0) return _this.translateKLine(parseInt(-e.deltaX)); //向左
if (e.ctrlKey) {
if (e.deltaY > 0) return _this.scaleKLine(-1); //向內
if (e.deltaY < 0) return _this.scaleKLine(1); //向外
} else {
if (e.deltaY > 0) return _this.scaleKLine(1); //向上
if (e.deltaY < 0) return _this.scaleKLine(-1); //向下
}
}
}
滾輪事件 上一篇已經說過了，這里就是對不同情況做相應的處理；
鼠標移動事件 把event更新到 this 上，然后調用 updateData 方法，繪制圖像即可。會調用下面方法畫出十字線。
function drawCrossLine () {
if (!this.crossLineStatus || !this.event) return;
let cRect = this.canvas.getBoundingClientRect();
//layerX 有兼容性問題，使用clientX
let x = this.canvas.width - (this.event.clientX - cRect.left - this.movingRange) * this.sharpness;
let y = (this.event.clientY - cRect.top) * this.sharpness;
// 在報價范圍內畫線
if (y < TOP_SPACE*this.sharpness || y > this.canvas.height - BOTTOM_SPACE * this.sharpness) return;
this.drawDash(this.movingRange * this.sharpness, y, this.canvas.width+this.movingRange * this.sharpness, y, '#999999');
this.drawDash(x, TOP_SPACE*this.sharpness, x, this.canvas.height - BOTTOM_SPACE*this.sharpness, '#999999');
//報價
this.ctx.save();
this.ctx.translate(this.movingRange * this.sharpness, 0);
// 填充文字時需要把canvas的轉換還原回來，防止文字翻轉變形
let str = (this.maxPrice - (y - TOP_SPACE * this.sharpness) / this.perPricePixel).toFixed(this.digitsPoint);
this.transformOrigin();
this.ctx.translate(this.canvas.width - RIGHT_SPACE * this.sharpness, 0);
this.drawRect(-3*this.sharpness, y-10*this.sharpness, this.ctx.measureText(str).width+6*this.sharpness, 20*this.sharpness, "#ccc");
this.drawText(str, 0, y, RIGHT_SPACE * this.sharpness)
this.ctx.restore();
}
拖拽事件 把 pageX 的移動距離傳遞給 translateKLine 方法來實現橫向滾動查看。
/**
* 縮放圖表
* @param {int} scaleTimes 縮放倍數
* 正數為放大，負數為縮小，數值*2 代表蠟燭圖width的變化度
* eg: 2 >> this.blockWidth + 2*2
* -3 >> this.blockWidth - 3*2
* 為了保證縮放的效果，
* 應該以當前可視區域的中心為基準縮放
* 所以縮放前后兩邊的長度在總長度中所占比例應該一樣
* 公式：(oldRange+0.5*canvasWidth)/oldTotalLen = (newRange+0.5*canvasWidth)/newTotalLen
* diffRange = newRange - oldRange
* = (oldRange*newTotalLen + 0.5*canvasWidth*newTotalLen - 0.5*canvasWidth*oldTotalLen)/oldTotalLen - oldRange
*/
RenderKLine.prototype.scaleKLine = function (scaleTimes) {
if (!this.dataArr.length) return;
let oldTotalLen = this.totalWidth;
this.blockWidth += scaleTimes*2;
this.processParams();
this.computeTotalWidth();
let newRange = (this.movingRange*this.sharpness*this.totalWidth+this.canvas.width/2*this.totalWidth-this.canvas.width/2*oldTotalLen)/oldTotalLen/this.sharpness;
let diffRange = newRange - this.movingRange;
// console.log(newRange, this.movingRange, diffRange);
this.translateKLine(diffRange);
}
// 移動圖表
RenderKLine.prototype.translateKLine = function (range) {
if (!this.dataArr.length) return;
this.movingRange += parseInt(range);
let maxMovingRange = (this.totalWidth - this.canvas.width) / this.sharpness + this.blockWidth;
if (this.totalWidth <= this.canvas.width || this.movingRange <= 0) {
this.movingRange = 0;
} else if (this.movingRange >= maxMovingRange) {
this.movingRange = maxMovingRange;
}
this.enlargeCanvas();
this.updateData();
}
4. 核心方法 updateData
所有的繪制過程都是在這個方法中完成的，這樣無論想要什么操作，都可以通過此方法重繪canvas來實現，需要做的只是改變原型上的一些屬性而已，比如想要左右移動，只需要把 this.movingRange 設置好，再調用 updateData 就完成了。
RenderKLine.prototype.updateData = function (isUpdateHistory) {
if (!this.dataArr.length) return;
if (isUpdateHistory) {
this.fromSpaceNum = 0;
}
// console.log(data);
this.computeTotalWidth();
this.computeSpaceY();
this.ctx.save();
// 把原點坐標向下方移動 TOP_SPACE 的距離，開始繪制水平線
this.ctx.translate(0, TOP_SPACE * this.sharpness);
this.drawHorizontalLine();
// 把原點坐標再向左邊移動 RIGHT_SPACE 的距離，開始繪制垂直線和蠟燭圖
this.ctx.translate(RIGHT_SPACE * this.sharpness, 0);
// 開始繪制蠟燭圖
let item, col;
let lineWidth = LINE_WIDTH * this.sharpness,
margin = blockMargin = BLOCK_MARGIN*this.sharpness,
blockWidth = this.blockWidth*this.sharpness;//乘上清晰度系數后的間距、塊寬度
let blockHeight, lineHeight, blockYPoint, lineYPoint; //單一方塊、單一中間線的高度、y坐標點
let realTime, realTimeYPoint; //實時(最后)報價及y坐標點
for (let i=0; i<this.dataArr.length; i++) {
item = this.dataArr[i];
if (item[START_PRICE_INDEX] > item[END_PRICE_INDEX]) {
//跌了 sell
col = this.sellColor;
blockHeight = (item[START_PRICE_INDEX] - item[END_PRICE_INDEX])*this.perPricePixel;
blockYPoint = (this.maxPrice - item[START_PRICE_INDEX])*this.perPricePixel;
} else {
//漲了 buy
col = this.buyColor;
blockHeight = (item[END_PRICE_INDEX] - item[START_PRICE_INDEX])*this.perPricePixel;
blockYPoint = (this.maxPrice - item[END_PRICE_INDEX])*this.perPricePixel;
}
lineHeight = (item[MAX_PRICE_INDEX] - item[MIN_PRICE_INDEX])*this.perPricePixel;
lineYPoint = (this.maxPrice - item[MAX_PRICE_INDEX])*this.perPricePixel;
// if (i === 0) console.log(lineHeight, blockHeight, lineYPoint, blockYPoint);
lineHeight = lineHeight > 2*this.sharpness ? lineHeight : 2*this.sharpness;
blockHeight = blockHeight > 2*this.sharpness ? blockHeight : 2*this.sharpness;
if (i === 0) {
realTime = item[END_PRICE_INDEX];
realTimeYPoint = blockYPoint + (item[START_PRICE_INDEX] > item[END_PRICE_INDEX] ? blockHeight : 0)
};
// 繪制垂直方向的參考線、以及x軸的日期時間
if (i%this.xDateSpace === (this.fromSpaceNum%this.xDateSpace)) {
this.drawDash(margin+(blockWidth-1*this.sharpness)/2, 0, margin+(blockWidth-1*this.sharpness)/2, this.centerSpace);
this.ctx.save();
// 填充文字時需要把canvas的轉換還原回來，防止文字翻轉變形
this.transformOrigin();
// 翻轉后將原點移回翻轉前的位置
this.ctx.translate(this.canvas.width, 0);
this.drawText(processXDate(item[TIME_INDEX], this.dataType), -(margin+(blockWidth-1*this.sharpness)/2), this.centerSpace + 12*this.sharpness, undefined, 'center', 'top');
this.ctx.restore();
}
this.drawRect(margin+(blockWidth-1*this.sharpness)/2, lineYPoint, lineWidth, lineHeight, col);
this.drawRect(margin, blockYPoint, blockWidth, blockHeight, col);
margin = margin+blockWidth+blockMargin;
}
//繪制實時報價線、價格
this.drawLine((this.movingRange-RIGHT_SPACE) * this.sharpness, realTimeYPoint, (this.movingRange-RIGHT_SPACE) * this.sharpness + this.canvas.width, realTimeYPoint, '#cccccc');
this.ctx.save();
this.ctx.translate(-RIGHT_SPACE * this.sharpness, 0);
this.transformOrigin();
this.drawRect((17-this.movingRange) * this.sharpness, realTimeYPoint - 10 * this.sharpness, this.ctx.measureText(realTime).width+6*this.sharpness, 20*this.sharpness, "#ccc");
this.drawText(realTime, (20-this.movingRange) * this.sharpness, realTimeYPoint);
this.ctx.restore();
//最后繪制y軸上報價，放在最上層
this.ctx.translate(-RIGHT_SPACE * this.sharpness, 0);
this.drawYPrice();
this.ctx.restore();
drawCrossLine.call(this);
}
這個方法不難，只是繪制時為了方便計算位置，需要經常變換原點坐標，不要搞錯了就好。
還需要注意的是 sharpness 這個變量，代表清晰度，整個canvas的寬高是在原有的基礎上乘上了這個系數得到的，所以，計算時需要特別注意帶上這個系數。
5. 更新歷史&實時報價方法
// 實時報價
RenderKLine.prototype.updateRealTimeQuote = function (quote) {
if (!quote) return;
pushQuoteInData.call(this, quote);
}
/**
* 歷史報價
* @param {Array} data 數據
* @param {int} type 報價類型 默認 60(1小時)
* (1, 5, 15, 30, 60, 240, 1440, 10080, 43200)
(1分鐘 5分鐘 15分鐘 30分鐘 1小時 4小時 日 周 月)
*/
RenderKLine.prototype.updateHistoryQuote = function (data, type = 60) {
if (!data instanceof Array || !data.length) return;
this.dataArr = data;
this.dataType = type;
this.updateData(true);
}
6. 調用demo
<div id="myCanvasBox" style="width: 1000px; height: 500px;"></div>
<script>
let data = [
{
"time": 1576648800,
"open_price": "1476.94",
"high": "1477.44",
"low": "1476.76",
"close": "1476.96"
},
//...
];
let options = {
sharpness: 3,
blockWidth: 11,
horizontalCells: 10
};
let kLine = new RenderKLine("myCanvasBox", options);
//更新歷史報價
kLine.updateHistoryQuote(data);
//模擬實時報價
let realTime = `{
"time": 1575858840,
"open_price": "1476.96",
"high": "1482.12",
"low": "1470.96",
"close": "1476.96"
}`;
setInterval(() => {
let realTimeCopy = JSON.parse(realTime);
realTimeCopy.time = parseInt(new Date().getTime()/1000);
realTimeCopy.close = (1476.96 - (Math.random() * 4 - 2)).toFixed(2);
kLine.updateRealTimeQuote(realTimeCopy);
}, parseInt(Math.random() * 1000 + 500))
</script>
7. 效果圖
4. 總結
這個功能還沒有做完，還有很多其他功能以及一些細節上需要開發，比如貝塞爾曲線的繪制，首次加載的Loading，更多歷史報價加載等等。現在只是簡單總結一下這次遇到的問題，以及一些收獲，等下一階段完善后再做詳細記錄。
這是我第一次使用canvas繪制一個完整的項目，整個過程還是很有收獲的，我想以后還要嘗試其他不同的東西，比如游戲。
- canvas性能非常高，其實現動畫的過程，就是不停的重繪。
- 要學會轉換坐標系，這對繪制圖像很有幫助。
- 要用好ctx.save 和 ctx.restore
- 數學很重要...
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
