开发适用于微信小程序的跨平台图表库：part1

摘要：写在前面微信小程序出来已经有一段时间了，上也有很多人开源了很多项目。但是由于微信平台的限制底层能力调用为一系列封装，图表的制作一直是个比较头疼的问题。这个图形库已经完成基本的图形建设，已经支持浏览器，，以及微信小程序等环境。

微信小程序出来已经有一段时间了，github上也有很多人开源了很多项目。但是由于微信平台的限制（底层Canvas能力调用为一系列JSBridge封装），图表的制作一直是个比较头疼的问题。当前的成熟图表库无法正常运行，即使经过改造，性能也有很大问题。

当前已经有做的比较好的图表库，如xiaolin3303的 wx-charts，但是只是为小程序量身定做的，在普通的H5页面就无法执行。因此，在开发中萌生了写一个多环境下兼容的图形库的念头。

这个图形库已经完成基本的图形建设，已经支持PC浏览器，WAP，React以及微信小程序等环境。并上传至github，大家可以自由使用：wx-chart，并欢迎在Issues中提出BUG以及修改建议。

无图无真相，首先上个效果图吧

wx-chart 图形库参考了众多图形库的构建，分为三层，如下图所示：

最下方一层为兼容层，其中最主要的是 WxCanvas 和 WxCanvasRenderingContext2D
用于兼容浏览器以及微信小程序的环境。在本章节中，一会儿会展开讲解实现原理。
中间层为基础组件以及动画库，最上层为实现的各种图形。这两部分会在后续的章节中再另行阐述。

首先，我们实现这个中间层的目的很明确，就是完成一套与W3C Canvas一致的接口层，忽略小程序的底层接口，并使得上层调用时与普通Canvas使用方式一致。

小程序的架构是类似于React Native的JSBridge混合开发模式，因此其Canvas绘图实现也很有局限性，与普通的浏览器对比，主要有四个不同点：

节点和Canvas对象创建：小程序的Canvas节点（严格意义上小程序没有节点的概念）id的标识属性为canvas-id，其创建JS对象使用wx.createCanvasContext方法

属性赋值不同：在W3C的规范中，绘制的属性都是赋值形式的，例如：

ctx.fillStyle = "#ffffff";
ctx.font = "40px Arial";

而小程序全部是调用形式的：

ctx.setFillStyle("#ffffff");
ctx.setFontSize(20);

每次绘图后需要调用 draw 方法完成渲染

有些Canvas的能力与原生的参数有区别，如shadowBlur,shadowOffsetX均要调用wx.setShadow；有些能力并没有实现，例如lineDash属性，clip剪切能力等。

其中，以上这些基本也都是由于其JSBridge的实现机理导致的，有兴趣的同学可以Google一下具体了解。

那么，问题来了，我们的中间层能够解决上面那些问题？实现思路是什么？
第一个问题很简单，我们声明节点同时书写id与canvas-id，而其他三个问题我的解决思路是：

能够检测小程序环境

与W3C标准一样，实现Canvas & CanvasRenderingContext2D 两个类：我们称其为WxCanvas & WxCanvasRenderingContext2D

使用Object.defineProperty将调用转换为赋值

当调用有区别和没有实现的函数时，自动处理。

export function checkWX() {
    return __GLOBAL__DEBUG__WX__ === true || (typeof wx != "undefined" && typeof wx === "object");
}

忽略__GLOBAL__DEBUG__WX__，此变量用于调试。我们简单检测 wx 全局是否存在。代码

WxCanvas主要逻辑如下：

class WxCanvas {
    constructor(id, config, contextOptions) {
        let me = this;

        // 检查小程序环境
        me.isWeiXinAPP = checkWX();
        me._config = extend({}, WX_CANVAS_DEFAULT_PROPERTY, me.initConfig(config));

        // 提前获取Canvas与context（这里忽略了webgl的情况）
        let {canvas, context} = this.acquireContext(id, config);

        me._canvas = canvas;
        me._ctx = context;
        // 实例化WxCanvasRenderingContext2D
        me.wxCanvasRenderingContext2D = new WxCanvasRenderingContext2D(canvas, context, contextOptions);

        return me;
    }
    /**
     * Create Canvas context
     * @param {String} id
     * @param {Object} config
     * @returns {*}
     */
    acquireContext(id, config) {
        let me = this,
            canvas,
            context;
        // Outer canvas config
        let handlerCanvas = config.canvas;

        if (me.isWeiXinAPP) {
            if (is.String(id)) {
                canvas = context = wx.createCanvasContext(id);
            } else { //... }
        } else {
            if (handlerCanvas) canvas = handlerCanvas;
            else
                canvas = is.String(id) ? document.getElementById(id) :
                    (typeof HTMLCanvasElement != "undefined" && id instanceof HTMLCanvasElement) ?
                        id:
                        null;
            if (typeof canvas != "undefined") {
                context = canvas.getContext && canvas.getContext("2d");
            }
        }

        // ...
        return {canvas, context};
    }
    getContext(str){
    }
    set height() {...}
    get height() {...}
    set width() {...}
    get width() {...}
}

WxCanvas的实现还是比较简单的，主要注意的就是acquireContext方法，在这里我们判断了小程序与非小程序环境，并获得Canvas上下文。

下面我们看下WxCanvasRenderingContext2D的实现。

class WxCanvasRenderingContext2D {
    constructor(canvas, context, options) {
        let me = this;

        me.canvas = canvas;
        me._ctx = context;
        me.isWeiXinAPP = checkWX();

        // 声明canvas属性缓存栈，用于优化性能
        me._ctxOptions = options;
        me._propertyCache = [extend({}, WX_CANVAS_CTX_DEFAULT_PROPERTY, options)];
        me.cp = me._propertyCache[0];

        // 属性赋值转化
        me.createStyleProperty();
        me.createShadowsProperty();
        
        // 后续省略，我们就拿前两个举例足以...
        
        return me;
    }
    createStyleProperty() {
        let me = this;

        let styleProperty = ["fillStyle", "strokeStyle"];
        styleProperty.forEach(p => {
            Object.defineProperty(me, p, {
                get: () => {
                    return me.cp[p];
                },
                set: (value) => {
                    if (value) {
                        return me._wxSetPropertyCallable(value.toLowerCase(), p)
                    }
                }
            })
        });
    }
    
    _wxSetPropertyCallable(value, propertyName, wxSetName = "set" + propertyName.replace(/(w)/, v => v.toUpperCase())) {
        let me = this;

        if (is.Null(value) || is.Undefined(value)) {
            return value;
        }

        // performance
        if (me.cp[propertyName] === value) {
            return value;
        }

        if (me.isWeiXinAPP) {
            me._ctx[wxSetName](value);
            me.cp[propertyName] = value;
        } else {
            me._ctx[propertyName] = value;
            me.cp[propertyName] = me._ctx[propertyName];
        }
        return value;
    }
    ...
    draw(ctu = true) {
        if (this.isWeiXinAPP) {
            this._ctx.draw(ctu);
        }
    }
}

上面的例子，我们只举例 fillStyle, strokeStyle 两个赋值属性的兼容转换。可以看到，我们定义了通用方法_wxSetPropertyCallable，在小程序环境下，它会调用set[wxSetName]（也就是setFillStyle和setStrokeStyle），而在普通环境下会正常的属性赋值。

再来看我们的draw方法，同样只在微信小程序中有效，但是遗憾的是每次绘制以后还是要调用draw方法一次，这是唯一的与W3C方法有区别的事情。不过，这主要是为了性能考虑，因为JSBridge每一次的调用都是有成本的，如果每次设置我们都自动的调用draw会大幅增加这个成本。

以上完成以后，我们就可以做到类似于W3C标准，在小程序中绘图了：

import WxCanvas, { WxCanvasRenderingContext2D } from "wx-chart/util/wxCanvas"

let wxCanvas = new WxCanvas("myCanvas", {width: "800px", height: "500px"});
let wxCanvasContext = wxCanvas.getContext("2d");
wxCanvasContext.fillStyle="#FF0000";
wxCanvasContext.fillRect(0,0,80,100);
wxCanvasContext.draw();

在实现兼容库时，有几个比较棘手的问题。
首先是小程序并没有实现 measureText 方法，因此我们需要模拟一个：

measureText(text, fontSize = this.fontSize) {
        let me = this;
        if (me.isWeiXinAPP) {
            if (!text) { return 0; }
            let textLen = text.length;
            let hanzi = text.match(new RegExp(REG_HANZI, "g"));
            let hanziNum = !!hanzi ? hanzi.length: 0;
            let otherNum = textLen - hanziNum;

            return {"width": fontSize * (otherNum + hanziNum * 2) / 2 + fontSize / 4};
        } else {//...}
    }

我们对汉字和非汉字进行了处理。不过，需要承认的是，即便是这样，也与实际有一些不准。

另外，textBaseline,textAlign 也需要特殊处理（当前1.1版本已经支持）

由于时间和和篇幅有限，第一段文章就先写到这里。有错误或者不完善的情况请多多谅解和支持。也换用大家使用wx-chart 图形库并提出意见和建议。