圖1 所示是一些我們平時比較常見的一些圓環（圓弧）效果。雖然圖形的主體構成都是圓弧，但不同效果在信息傳達的功能上卻略有差異。如：

• 閉合的圓環可以表示流程 “進度” 的概念
• 非閉合圓環一般用于狀態量（標量）的展示，一般也稱為 “儀表盤” 效果
• 不同的色相可用于標識狀態量的狀態區間（如：低危-中危-高危 區間的標識可以使用三種顏色的構成的過渡效果進行表達）

為了更加方便、完善地解決我們在業務開發時的具體需要，可以對這些風格、樣式進行一定分析、抽象，總結出一個通用組件需要具備的能力，如：

• 顏色、漸變可配（支持傳入單一色值或顏色序列）
• 圓弧寬度可調（內、外半徑大小可配置）
• 圓弧夾角可調（開始角度、截止角度可配置）
• 圓弧端點造型可選（可切換平角/半圓造型
• 文案效果可調（字號、字體、顏色等）

下面，我們著手于實現這樣一個功能全面、業務通用性較強的圓環組件。

1. 圓環的造型
繪制圓環造型的第一步，需要先繪制圓環圖表構成要素，即一段一段的圓弧。而對于像下圖中這樣的兩種倒角效果（黃色部分圓弧兩端的樣式），既可以是直角，也可以是半圓。 

因此，我們需要實現一個通用的方法來繪制圓弧，提供兩種倒角風格給用戶。

1.1 前景圓弧的繪制

圓弧繪制的思路如上圖所示，按先后順序大致分為幾個步驟：

（1）繪制圓弧起始端的半圓輪廓

（2）繪制圓弧的外邊緣輪廓

（3）繪制圓弧終止端的半圓輪廓

（4）繪制圓弧的內邊緣輪廓

（5）閉合輪廓并填充色彩

注：由于 canvas 繪制圓弧的方法默認是順時針方向，因而我們的繪圖步驟也是沿著順時針方向

以下是一些姿勢要領：

1.1.1 端點坐標的計算
在繪制端點半圓之前我們需要端點的位置坐標，以其實端為例，根據圓環的半徑（內外徑的均值，即圓弧中線的半徑）和起始端點的角度如何計算圓上一點的坐標：

// 計算圓弧上某點的坐標 
// originX, originY - 圓心的坐標 
// radius - 圓環半徑，等于圓環內、外徑的平均值，也即圓弧中線的半徑 
// alpha - 弧度 
function calcPosition(originX, originY, radius, alpha) { 
  return [ 
    radius * Math.cos(alpha) + originX, 
    radius * Math.sin(alpha) + originY, 
  ]; 
} 

1.1.2 端點半圓的起止角度

在 canvas 中繪制一個 arc，需要知道其起始角度和終止角度。由于 canvas 繪制默認方向為屏幕順時針方向（屏幕 Z軸 的左手螺旋方向），從上面的示意圖中可以看出：

起始端半圓弧度范圍 - [radianStart - Math.PI, radianStart]

終止端半圓弧度范圍 - [radianEnd, radianEnd + Math.PI]

1.1.3 繪制半圓
有了端點坐標和起止角度，便可以繪制端點的半圓：

// 以起始端的半圓倒角為例 
myCanvas.context.arc( 
  x, 
  y, 
  (radiusOutter - radiusInner) / 2,     // 小圓半徑，等于圓環線寬的一半 
  radianStart - Math.PI, 
  radianStart 
); 

直角倒角風格的繪制與半圓倒角圓弧的繪制步驟基本相同，主要差別在于不用繪制圓弧兩個端點的小半圓，改成繪制直線。背景圓弧的繪制也與前景圓弧方法一致。

2. Canvas 實現錐形漸變
上面的步驟可以繪制出圓弧的輪廓，要達到 圖1 那樣的視覺效果，我們需要給前面繪制出來的輪廓填充圖像。

沿著圓周方向的漸變，因為其圖像形似圓錐體的俯瞰效果，俗稱錐形漸變：

眾所周知，CSS 中有一個名為 conic-gradient 的屬性直接支持錐形漸變，而 HTML Canvas 的原生 API 目前還沒有類似的能力。那么，我們如何在 canvas 中繪制出這樣的圖像呢？

下面我們講下大致的原理：

（1）對用戶傳入的顏色進行插值，得到一個顏色序列。

這里，我們直接使用 canvas 原生的 createLinearGradient 方法，在離屏 canvas 中繪制一個 1px 的線性漸變效果，圖像寬度正好是我們要插值的數量，漸變插值的結果也就是 canvas 上對應像素位置的色值。

顏色插值（漸變取色）代碼實現如下：

// 用于實現顏色插值的工具類 
export default class ColorInterpolate { 
  // 參數01: stops - 為要插值的顏色序列，數據格式形如：[[0, 'red'], [0.5, 'green'], [1.0, 'yellow']] 
  // 參數02: segment - 插值段落數，即插值結果的顏色值的數量 
  constructor(stops = [], segment = 100) { 
    // 構建離屏 canvas 
    const canvas = document.createElement('canvas'); 
    canvas.width = segment; 
    canvas.height = 1; 
    this.ctx = canvas.getContext('2d'); 
 
    // 繪制線性漸變 
    const gradient = this.ctx.createLinearGradient(0, 0, segment, 0); 
    for (let [offset, color] of stops) { 
      gradient.addColorStop(offset, color); 
    } 
 
    this.ctx.fillStyle = gradient; 
    this.ctx.fillRect(0, 0, segment, 1); 
  } 
 
  // 根據位置偏移量獲取插值后的色值 
  getColor(offset) { 
    const imgData = this.ctx.getImageData(offset, 0, 1, 1); 
    return `rgba(${imgData.data.slice(0, 3).join(',')}, ${imgData.data[3] / 255})`; 
  } 
} 

（2）如下圖所示，我們可以把漸變的圖像看成是由足夠多填充了單個色值的小 “扇面” 拼接而成。

按照這樣的思路，我們只需要遍歷上面色彩插值得到的各個顏色，然后逐個繪制小扇面，便可得到一個錐形漸變圖像。

為此我們封裝了一個名為 createConicalGradient 的方法，其使用習慣與 canvas 原生的 createLinearGradient 和 createRadialGradient 方法相似。具體代碼見 我的 Github（覺得有用的童鞋可以 star 一下）。

3. 過渡動畫
3.1 圓弧的過渡
在數值發生改變時，我們的圖表需要一個能夠跟隨數據改變的過渡動畫效果，對于 canvas 而言，便是清除舊圖像然后繪制新一幀圖像。這里有一些方法包裝上的技巧：

// 注：偽代碼，真實場景建議 OOP 方式包裝為工具類 
 
let _animTick = null; 
let _animFrames = null; 
let _frameData = null; 
let _animDiff = null; 
 
// 動畫方法 
function _animate(duration) { 
  if (_animTick === null) { 
    // 根據動畫時長 duration 計算整個動畫一共需要多少幀（以 60fps 計算） 
    _animFrames = Math.round((duration / 1e3) * 60); 
 
    // 相鄰兩幀動畫的數據變化 
    _animDiff = _calcAnimDiff(_animFrames); 
 
    // 動畫幀數標識 
    _animTick = 0; 
  } 
 
  // 當前幀的數據值 
  _frameData = _caclCurentData(_animDiff, _animTick); 
  _renderFrame(_frameData); 
 
  if (_animTick !== null && _animTick < _animFrames) { 
    // 繼續執行動畫 
    window.requestAnimationFrame(() => { 
      _animate(); 
      _animTick += 1; 
    }); 
  } else { 
    // 動畫結束 
    _renderFrame(_frameData); 
    _animTick = null; 
  } 
} 
 
// 繪制當前幀 
function _renderFrame(data) { 
  // ... 
} 
 
// 計算動畫相鄰幀的數據差異 
function _calcAnimDiff() { 
  // ... 
} 
 
// 根據兩幀數據差計算當前幀 
function _caclCurentData() { 
  // ... 
} 

3.2 兩種動畫模式
在過渡動畫執行的過程中，需要考慮兩種不同的模式：一種是漸變圖像不變化，僅是圓弧的輪廓從舊狀態變化到新狀態；一種是漸變圖像的夾角范圍跟隨輪廓的大小改變。

這兩種模式其實都有一定意義：前者可以使用不同顏色代表數值的不同狀態；后者僅僅是將漸變的顏色看成一種裝飾效果。

4. 結果演示
比較關鍵的原理都介紹完了，最后展示一下我們封裝的圖表組件的效果（右側 GUI 部分是我們自研的設計引擎的編輯效果）：