G2 定制仪表盘实践

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ES2049
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    我们打开 G2 看到的仪表盘如下图左边的样子，但是这个仪表盘看起来有点生硬。下图中右边的仪表盘是不是样子更炫酷了一些呢？那么如何绘制一个这样的仪表盘呢？接下来我们就来剖析一下这样的一个仪表盘是怎样做出来的，并在文章最后附上全部代码供大家参考。

    仪表盘4

    指针的绘制

    分析 G2 仪表盘核心代码 源代码请看这里：

    var Shape = G2.Shape;
// 自定义Shape 部分
Shape.registerShape('point', 'pointer', {
  drawShape: function drawShape(cfg, group) {
    var center = this.parsePoint({ // 获取极坐标系下画布中心点
      x: 0,
      y: 0
    });
    // 绘制指针
    group.addShape('line', {
      attrs: {
        x1: center.x,
        y1: center.y,
        x2: cfg.x,
        y2: cfg.y,
        stroke: cfg.color,
        lineWidth: 5,
        lineCap: 'round'
      }
    });
    return group.addShape('circle', {
      attrs: {
        x: center.x,
        y: center.y,
        r: 9.75,
        stroke: cfg.color,
        lineWidth: 4.5,
        fill: '#fff'
      }
    });
  }
});

    该部分自定义了仪表盘的指针形状，由一条线和一个圆圈组合而成。

    在 drawShape 函数中第一个参数 cfg 中携带了数据当前点坐标和颜色等信息，从而指针的指向会随数据指标而变化。

    那么重写该部分，就可以将 G2 原生的指针变成我们想要的样子了。但是不变的是指针的指向需要随数据指标而变化。如此一来，绘制一个箭头型指针就变成了一个数学问题：已知圆心 (xc, yc)，圆上任意一点 (x, y)，绘制一个箭头型指针从 (xc, yc) 指向 (x,y) 。

    解题步骤

    以仪表盘的原心坐标为原心建立坐标系如图，求出关键点 (x0, y0) 、 (x1, y1)、 (x2, y2)、 (x3, y3)的位置。

    坐标轴1

    （1）首先 (x0, y0)、(x2, y2) 两个点都在由 (xc, yc)、(x, y) 两点组成的线段上，所以 :

    (x0-xc, y0-yc) = λ1(x-xc, y-yc) => (x0, y0) = (λ1*(x-xc) + xc, λ1*(y-yc) + yc)

    (x2-xc, y2-yc) = λ2(x-xc, y-yc) => (x2, y2) = (λ2*(x-xc) + xc, λ2*(y-yc) + yc)

    ​ 其中 λ1,λ2 都是可调节的参数在0到1范围内，它们决定了箭头的起始和终止位置。

    （2）然后计算 (x1, y1)。

    ​ 从 (x1, y1) 向 (xc, yc) 到 (x,y) 组成的线段做一条垂直线段，设该线段的长度是 d（如图红色部分），垂直点为 (xd, yd)。

    ​ 与步骤一同理，(xd, yd) 是由 (xc, yc)、(x, y) 两点组成的线段上的点，所以：

    ​ (xd-xc, yd-yc) = λd(x-xc, y-yc) => (xd, yd) = (λd*(x-xc) + xc, λd*(y-yc) + yc)

    ​ 线段 d 的倾斜角度与向量 (x ,y) 存在某种关系，冥冥中我们能感觉到，通过 (xd, yd) 和 d 我们能计算出 (x1, y1) 的位置，那么如何计算呢？

    ​ 我们以 (xd, yd) 为原心，再次建立坐标系，如下图：

    坐标轴2

    ​ 放大该新的坐标系，并建立辅助线：从 (x1, y1) 向横坐标轴做一条垂直线段如下图：

    坐标轴3

    ​ 图中出现了三个相等的角，如图蓝色的部分，所以采用三角函数可得：

    计算x1

    ​ sin α1 = sin α3 => (xd - x1) / d = (y-yc) / √( (x-xc)² + (y-yc)²)

    ​ 把 xd = λd * (x-xc) + xc、 √( (x-xc)² + (y-yc)²) = r 带入上式得到：

    (λd * (x-xc) + xc - x1) / d = (y-yc) / r

    ​ => x1 = λd (x-xc) + xc - (d/r) ( y - yc)

    ​ 那么 x1 就通过 (x, y)、(xc, yc) 表达出来了。

    计算 y1：

    ​ cos α1 = cos α3 => (y1 - yd) / d = (x-xc) / √( (x-xc)² + (y-yc)²)

    ​ 把 yd = λd * (y-yc) + yc、 √( (x-xc)² + (y-yc)²) = r 带入上式得到：

    ​ (y1-(λd * (y-yc) + yc )) / d = (x-xc) / r

    ​ => y1 = λd (y-yc) + yc + (d/r) ( x - xc)

    （3）计算 (x3, y3)

    ​ 与（2）中同理，从 (x3, y3) 向 (xc, yc) 到 (x,y) 组成的线段做一条垂直线段，设该线段的长度是 d（如图红色部分），垂直点为 (xd, yd)。如下图：

    坐标轴4

    ​

    由于箭头型指针是一个对称图形，由数学知识可知 改(xd, yd) 点即为（2）中的 (xd, yd) 点：

    ​ (xd-xc, yd-yc) = λd(x-xc, y-yc) => (xd, yd) = (λd*(x-xc) + xc, λd*(y-yc) + yc)

    此时，三个相等的角 α1、 α2、 α3的位置变为上图蓝色所示，

    计算 x3：

    ​ sin α1 = sin α3 => (x3 - xd) / d = (y-yc) / √( (x-xc)² + (y-yc)²)

    把 xd = λd * (x-xc) + xc、 √( (x-xc)² + (y-yc)²) = r 带入上式得到：

    ​ (x3 - (λd * (x-xc) + xc)) / d = (y - yc) / r

    ​ => x3 = λd (x-xc) + xc + d/r (y - yc)

    计算 y3：

    ​ cos α1 = cos α3 => (yd - y3) / d = (x-xc) / √( (x-xc)² + (y-yc)²)

    把 yd = λd * (y-yc) + yc、 √( (x-xc)² + (y-yc)²) = r 带入上式得到：

    ​ (λd * (y-yc) + yc - y3) / d = (x-xc) / r

    ​ => y3 = λd (y-yc) + yc - d/r (x-xc)

    至此，(x0, y0)、(x1, y1)、(x2, y2)、(x3, y3) 四个关键点的位置已经全部计算出来：

    x0 = λ1 * (x-xc) + xc;
y0 = λ1 * (y-yc) + yc;
x1 = λd * (x-xc) + xc - (d/r) * (y - yc);
y1 = λd * (y-yc) + yc + (d/r) * (x - xc);
x2 = λ2 * (x-xc) + xc;
y2 = λ2 * (y-yc) + yc;
x3 = λd * (x-xc) + xc + d/r * (y - yc);
y3 = λd * (y-yc) + yc - d/r * (x - xc);

    上列算式中：λ1、λ2 分别是决定指针的起点、终点位置，应介于0、1之间，分别取 0.44、0.55；

    ​ λd 是 (xd, yd) 的位置，决定箭头的折角位置，该值应介于λ1、λ2之间，靠近 λ1， 取0.46；

    ​ (d/r) 决定指针的胖瘦，取 0.012；

    ​ x、y在接下来的代码中应为 cfg.x、cfg.y；

    ​ 圆心(xc, yc) 中的 xc 、yc 在接下来的代码中分别为 center.x、 center.y。

    应用到代码中去：

    Shape.registerShape('point', 'pointer', {
  drawShape: function drawShape(cfg, group) {
    const center = this.parsePoint({
      // 获取极坐标系下画布中心点
      x: 0,
      y: 0,
    });
    // 绘制指针
    const x0 = (cfg.x - center.x) * 0.44 + center.x;
    const y0 = (cfg.y - center.y) * 0.44 + center.y;
    const x1 = (cfg.x - center.x) * 0.46 + center.x - (cfg.y - center.y) * 0.012;
    const y1 = (cfg.y - center.y) * 0.46 + center.y + (cfg.x - center.x) * 0.012;
    const x2 = (cfg.x - center.x) * 0.55 + center.x;
    const y2 = (cfg.y - center.y) * 0.55 + center.y;
    const x3 = (cfg.x - center.x) * 0.46 + center.x + (cfg.y - center.y) * 0.012;
    const y3 = (cfg.y - center.y) * 0.46 + center.y - (cfg.x - center.x) * 0.012;

    group.addShape('path', {
      attrs: {
        path: `M ${x0} ${y0} L ${x1} ${y1} L ${x2} ${y2} L ${x3} ${y3} Z`,
        lineWidth: 10,
        lineJoin: 'dot',
        stroke: '#5571F7',
      },
    });

    return group.addShape('circle', {
      attrs: {
        x: center.x,
        y: center.y,
        r: 3,
        stroke: '#5571F7',
        lineWidth: 4.5,
        fill: '#5571F7',
      },
    });
  },
});

    测试办法将上述代码，替换掉 G2 测试代码中的相应部分，运行查看效果。改造前后的样子如下：

    仪表盘5

    形状的改变

    观察文章开篇两个图表起始弧度与截止弧度也有差异：

    chart.coord('polar', {
  startAngle: -9 / 8 * Math.PI,
  endAngle: 1 / 8 * Math.PI,
  radius: 0.75
});

    修改为：

    chart.coord('polar', {
  startAngle: -10 / 8 * Math.PI,
  endAngle: 2 / 8 * Math.PI,
  radius: 0.75
});

    仪表盘6

    数据改变

    从 0 到 9 改变到 0 到 100

    chart.scale('value', {
  min: 0,
  max: 9,
  tickInterval: 1,
  nice: false
});

    修改为:

    chart.scale('value', {
  min: 0,
  max: 100,
  tickInterval: 1,
  nice: false
});

    但是你会发现一个问题，仪表盘从下图中左边的样子变为右边的样子，背景颜色少了一大半，究其原因是什么呢？我们接下来看圆弧的绘制。

    仪表盘7

    圆弧的绘制

    分析 G2 中圆弧的绘制部分，分为两步：仪表盘灰色背景的绘制，指标数据的绘制。

    // 绘制仪表盘背景
chart.guide().arc({
  zIndex: 0,
  top: false,
  start: [0, 0.945],
  end: [9, 0.945],
  style: { // 底灰色
    stroke: '#CBCBCB',
    lineWidth: 18
  }
});
// 绘制指标
chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [0, 0.945],
  end: [data[0].value, 0.945],
  style: {
    stroke: '#1890FF',
    lineWidth: 18
  }
});

    采用绘制辅助弧线的方式绘制圆弧，start、end 分别表示圆弧的起始位置。其中 end: [9, 0.945]，数组中第一项表示 value 维度，的二项表示半径维度。所以在 value 从 0 到 9，变为 0 到 100 时，灰色背景圆弧的截止位置应变为 end: [100, 0.945]。

    // 绘制仪表盘背景
chart.guide().arc({
  zIndex: 0,
  top: false,
  start: [0, 0.945],
  end: [100, 0.945],
  style: { // 底灰色
    stroke: '#CBCBCB',
    lineWidth: 18
  }
});
// 绘制指标
chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [0, 0.945],
  end: [data[0].value, 0.945],
  style: {
    stroke: '#1890FF',
    lineWidth: 18
  }
});

    仪表盘8

    仪表盘背景色已经绘制完成，再观察指标绘制就是另一段圆弧的叠加。start、end 分别为圆弧的起始、截止位置，style 中的 lineWidth 为圆弧的厚度。

    绘制阴影和弧线

    以上绘制背景和指标的方式，即为圆弧叠加，绘制外圈的阴影和弧线同样可用此方式。

    追加一段圆弧，用来表示外圈浅灰色阴影：

    chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [0, 1.15],
  end: [100, 1.15],
  style: {
    stroke: '#F5F7FB',
    lineWidth: 18
  }
});

    分段绘制外圈4段弧线：

    // 绘制第一段弧线 value 从 2 到 23 空出 2 个value 的位置显示 label
chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [2, 1.5],
  end: [23, 1.5],
  style: {
    stroke: '#F5F7FB',
    lineWidth: 2
  }
});
// 绘制第二段弧线 value 从 27 到 48 空出 23到27 之间的位置显示 label 
chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [27, 1.5],
  end: [48, 1.5],
  style: {
    stroke: '#F5F7FB',
    lineWidth: 2
  }
});
// 绘制第三段弧线
chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [52, 1.5],
  end: [73, 1.5],
  style: {
    stroke: '#F5F7FB',
    lineWidth: 2
  }
});
// 绘制第四段弧线
chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [77, 1.5],
  end: [97, 1.5],
  style: {
    stroke: '#F5F7FB',
    lineWidth: 2
  }
});

    通过上述阴影绘制，加上弧线绘制，再把 label 的 offset 做调整，可以将仪表盘从下图左边的样子变为下图中右边的样子。

    仪表盘9

    绘制色彩分段与渐变

    色彩的分段与弧形绘制的原理一致，弧形的分段绘制。这一部分在 G2 的分段仪表盘里也已经有所介绍。不过在这里我仍然想要梳理一下：

    为了将仪表盘分为 4 段颜色展示，我们找到3个 value 的分割点，25、50、75。

    数据所在区间之前的区间拼接规则如下，顺序不能改变:

    当 value >= 25 时，[0, 25] 区间段颜色涂满为 color[0];

    当 value >= 50 时，[25, 50] 区间段颜色涂满为 color[1];

    当 value >= 75 时，[50, 75] 区间颜色段涂满为 color[2];

    数据所在区间涂色规则如下：

    当 value < 25 时，[0, value] 区间颜色涂成 color[0];

    当 value > 25 && value < 50 时， [25, value] 区间颜色图为 color[1];

    当 value > 50 && value < 75 时， [50, value] 区间颜色涂成 color[2];

    当 value > 75 时，[75, value] 区间的颜色涂成 color[3];

     var color = [
  'l(0) 0:#69B4FA 1:#5AA9FC',
  'l(0) 0:#5AA9FC 1:#546DF6',
  'l(0) 0:#546DF6 1:#5461F7',
  'l(0) 0:#5461F7 1:#474DE2',
];
var value = data[0].value;
value >= 25 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [0, 0.945],
  end: [25, 0.945],
  style: {
    stroke: color[0],
    lineWidth: 18
  }
});
value >= 50 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [25, 0.945],
  end: [50, 0.945],
  style: {
    stroke: color[1],
    lineWidth: 18
  }
});
value >= 75 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [50, 0.945],
  end: [75, 0.945],
  style: {
    stroke: color[2],
    lineWidth: 18
  }
});

value < 25 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [0, 0.945],
  end: [value, 0.945],
  style: {
    stroke: color[0],
    lineWidth: 18
  }
});
value < 50 && value > 25 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [25, 0.945],
  end: [value, 0.945],
  style: {
    stroke: color[1],
    lineWidth: 18
  }
});
value < 75 && value > 50 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [50, 0.945],
  end: [value, 0.945],
  style: {
    stroke: color[2],
    lineWidth: 18
  }
});
value > 75 && chart.guide().arc({
  zIndex: 1,
  start: [75, 0.945],
  end: [value, 0.945],
  style: {
    stroke: color[3],
    lineWidth: 18
  }
});

    将指标绘制的部分由上述代码代替分段，其中 color 为4个渐变色组成的数组。即可得到分段渐变的仪表盘了。

    仪表盘10

    小结

    其实仪表盘是一个极为简单的图表，其数据一般只有一个，表达这个数据的在其波动区间内的占比。那么自定义它的样式的难点就转化到绘制上，通过上述分析和实践，掌握两个要点就能绘制自己的仪表盘了：仪表盘的圆弧是叠加画出来，指针的形状可以自定义。

    附完整代码

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