本文转载自：http://southpeak.github.io/2014/11/11/quartz2d-2/
一个Graphics Context表示一个绘制目标。它包含绘制系统用于完成绘制指令的绘制参数和设备相关信息。Graphics Context定义了基本的绘制属性，如颜色、裁减区域、线条宽度和样式信息、字体信息、混合模式等。
我们可以通过几种方式来获取Graphics Context：Quartz提供的创建函数、Mac OS X框架或IOS的UIKit框架提供的函数。Quartz提供了多种Graphics Context的创建函数，包括bitmap和PDF，我们可以使用这些Graphics Context创建自定义的内容。
本章介绍了如何为不同的绘制目标创建Graphics Context。在代码中，我们用CGContextRef来表示一个Graphics Context。当获得一个Graphics Context后，可以使用Quartz 2D函数在上下文(context)中进行绘制、完成操作(如平移)、修改图形状态参数(如线宽和填充颜色)等。
在iOS应用程序中，如果要在屏幕上进行绘制，需要创建一个UIView对象，并实现它的drawRect:方法。视图的drawRect:方法在视图显示在屏幕上及它的内容需要更新时被调用。在调用自定义的drawRect:后，视图对象自动配置绘图环境以便代码能立即执行绘图操作。作为配置的一部分，视图对象将为当前的绘图环境创建一个Graphics Context。我们可以通过调用UIGraphicsGetCurrentContext函数来获取这个Graphics Context。
UIKit默认的坐标系统与Quartz不同。在UIKit中，原点位于左上角，y轴正方向为向下。UIView通过将修改Quartz的Graphics Context的CTM[原点平移到左下角，同时将y轴反转(y值乘以-1)]以使其与UIView匹配。
在Mac OS X中创建一个窗口Graphics Context
在Mac OS X中绘制时，我们需要创建一个窗口Graphics Context。Quartz 2D API 没有提供函数来获取窗口Graphics Context。取而代之的是用Cocoa框架来获取一个窗口上下文。
我们可以在Cocoa应用程序的drawRect:中获取一个Quartz Graphics Context，如下代码所示：
CGContextRefmyContext = [[NSGraphicsContextcurrentContext] graphicsPort];
currentContext方法在当前线程中返回NSGraphicsContext实例。graphicsPort方法返回一个低级别、平台相关的Graphics Context(Quartz Graphics Context)。
在获取到Graphics Context后，我们可以在Cocoa应用程序中调用任何Quartz 2D的绘制函数。我们同样可以将Quartz 2D与Cocoa绘制操作混合使用。如图2-1是一个在Cocoa视图中用Quartz 2D绘制的实例。绘图由两个长方形组成(一个不透明的红色长方形和半透明的蓝色长方形)。
Figure 2-1 A view in the Cocoa framework that contains Quartz drawing
为了实现图2-1实例，需要先创建一个Cocoa应用程序。在Interface Builder中，拖动一个Custom View到窗口中，并子类化。然后实现子类视图的，如代码清单2-1所示。视图的drawRect:包含了所有的Quartz绘制代码。
注：NSView的drawRect:方法在每次视图需要绘制时自动调用。
Listing 2-1 Drawing to a window graphics context
@implementationMyQuartzView
- (id)initWithFrame:(NSRect)frameRect
{
self= [superinitWithFrame:frameRect];
returnself;
}
- (void)drawRect:(NSRect)rec
{
CGContextRefmyContext = [[NSGraphicsContextcurrentContext] graphicsPort];//1
// ********** Your drawing code here ********** //2
CGContextSetRGBFillColor(myContext,1,0,0,1);//3
CGContextFillRect(myContext,CGRectMake(0,0,200,100));//4
CGContextSetRGBFillColor(myContext,0,0,1,.5);//5
CGContextFillRect(myContext,CGRectMake(0,0,100,200));//6
}
@end
代码说明：
为视图获取一个Graphics Context
插入绘图代码的地方。以下四行是使用Quartz 2D函数的例子
设置完全不透明的红色填充色。
填充一个长方形，其原点为(0, 0), 大小为(200, 100)
设置半透明的蓝色填充色。
填充一个长方形，其原点为(0, 0), 大小为(100, 200)
当创建一个PDF Graphics Context并绘制时，Quartz将绘制操作记录为一系列的PDF绘制命令并写入文件中。我们需要提供一个PDF输出的位置及一个默认的media box(用于指定页面边界的长方形)。图2-2显示了在PDF Graphics Context中绘制及在preview打开PDF的结果。
Figure 2-2 A PDF created by using CGPDFContextCreateWithURL
Quartz 2D API提供了两个函数来创建PDF Graphics Context:
CGPDFContextCreateWithURL：当你需要用Core Foundation URL指定pdf输出的位置时使用该函数。代码清单2-2显示了该函数的使用方法(代码2-2及后面代码的详细解释略)：
Listing 2-2 Calling CGPDFContextCreateWithURL to create a PDF graphics context
CGContextRefMyPDFContextCreate (constCGRect*inMediaBox,CFStringRefpath)
{
CGContextRefmyOutContext =NULL;
CFURLRefurl;
url =CFURLCreateWithFileSystemPath(NULL, path, kCFURLPOSIXPathStyle,false);
if(url !=NULL) {
myOutContext =CGPDFContextCreateWithURL(url, inMediaBox,NULL);
CFRelease(url);
}
returnmyOutContext;
}
CGPDFContextCreate：当需要将pdf输出发送给数据用户时使用该方法。代码清单2-3显示了该函数的使用方法：
Listing 2-3 Calling CGPDFContextCreate to create a PDF graphics context
CGContextRefMyPDFContextCreate (constCGRect*inMediaBox,CFStringRefpath)
{
CGContextRefmyOutContext =NULL;
CFURLRefurl;
CGDataConsumerRefdataConsumer;
url =CFURLCreateWithFileSystemPath(NULL, path, kCFURLPOSIXPathStyle,false);
if(url !=NULL)
{
dataConsumer =CGDataConsumerCreateWithURL(url);
if(dataConsumer !=NULL)
{
myOutContext =CGPDFContextCreate(dataConsumer, inMediaBox,NULL);
CGDataConsumerRelease(dataConsumer);
}
CFRelease(url);
}
returnmyOutContext;
}
代码清单2-4显示是如何调用MyPDFContextCreate程序及绘制操作。
Listing 2-4 Drawing to a PDF graphics context
CGRectmediaBox;
mediaBox =CGRectMake(0,0, myPageWidth, myPageHeight);
myPDFContext = MyPDFContextCreate (&mediaBox,CFSTR("test.pdf"));
CFStringRefmyKeys[1];
CFTypeRefmyValues[1];
myKeys[0] = kCGPDFContextMediaBox;
myValues[0] = (CFTypeRef)CFDataCreate(NULL,(constUInt8*)&mediaBox,sizeof(CGRect));
CFDictionaryRefpageDictionary =CFDictionaryCreate(NULL, (constvoid**) myKeys,
(constvoid**) myValues,1,
&kCFTypeDictionaryKeyCallBacks,
& kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
CGPDFContextBeginPage(myPDFContext, &pageDictionary);
// ********** Your drawing code here **********
CGContextSetRGBFillColor(myPDFContext,1,0,0,1);
CGContextFillRect(myPDFContext,CGRectMake(0,0,200,100));
CGContextSetRGBFillColor(myPDFContext,0,0,1,.5);
CGContextFillRect(myPDFContext,CGRectMake(0,0,100,200));
CGPDFContextEndPage(myPDFContext);
CFRelease(pageDictionary);
CFRelease(myValues[0]);
CGContextRelease(myPDFContext);
我们可以将任何内容(图片，文本，绘制路径)绘制到pdf中，并能添加链接及加密。
一个位图Graphics Context接受一个指向内存缓存(包含位图存储空间)的指针，当我们绘制一个位图Graphics Context时，该缓存被更新。在释放Graphics Context后，我们将得到一个我们指定像素格式的全新的位图。
注：位图Graphics Context有时用于后台绘制。CGLayer对象优化了后台绘制，因为Quartz在显卡上缓存了层。
iOS提示：iOS应用程序使用了UIGraphicsBeginImageContextWithOptions取代Quartz低层函数。如果使用Quartz创建一下后台bitmap，bitmap Graphics Context使用的坐标系统是Quartz默认的坐标系统。而使用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions创建图形上下文，UIKit将会对坐标系统使用与UIView对象的图形上下文一样的转换。这允许应用程序使用相同的绘制代码而不需要担心坐标系统问题。虽然我们的应用程序可以手动调整CTM达到相同的效果，但这种做没有任何好处。
我们使用CGBitmapContextCreate来创建位图Graphics Context，该函数有如下参数：
data：一个指向内存目标的指针，该内存用于存储需要渲染的图形数据。内存块的大小至少需要(bytePerRow * height)字节。
width：指定位图的宽度，单位是像素(pixel)。
height：指定位图的高度， 单位是像素(pixel)。
bitsPerComponent：指定内存中一个像素的每个组件使用的位数。例如，一个32位的像素格式和一个rgb颜色空间，我们可以指定每个组件为8位。
bytesPerRow：指定位图每行的字节数。
colorspace：颜色空间用于位图上下文。在创建位图Graphics Context时，我们可以使用灰度(gray), RGB, CMYK, NULL颜色空间。
bitmapInfo：位图的信息，这些信息用于指定位图是否需要包含alpha组件，像素中alpha组件的相对位置(如果有的话)，alpha组件是否是预乘的，及颜色组件是整型值还是浮点值。
代码清单2-5显示了如何创建位图Graphics Context。当向位图Graphics Context绘图时，Quartz将绘图记录到内存中指定的块中。
Listing 2-5 Creating a bitmap graphics context
CGContextRefMyCreateBitmapContext (intpixelsWide,intpixelsHigh)
{
CGContextRefcontext =NULL;
CGColorSpaceRefcolorSpace;
void* bitmapData;
intbitmapByteCount;
intbitmapBytesPerRow;
bitmapBytesPerRow = (pixelsWide *4);
bitmapByteCount = (bitmapBytesPerRow * pixelsHigh);
colorSpace =CGColorSpaceCreateWithName(kCGColorSpaceGenericRGB);
bitmapData = calloc( bitmapByteCount );
if(bitmapData ==NULL)
{
fprintf (stderr,"Memory not allocated!");
returnNULL;
}
context =CGBitmapContextCreate(bitmapData, pixelsWide, pixelsHigh,8, bitmapBytesPerRow, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast);
if(context==NULL)
{
free (bitmapData);
fprintf (stderr,"Context not created!");
returnNULL;
}
CGColorSpaceRelease( colorSpace );
returncontext;
}
代码清单2-6显示了调用MyCreateBitmapContext 创建一个位图Graphics Context，使用位图Graphics Context来创建CGImage对象，然后将图片绘制到窗口Graphics Context中。绘制结果如图2-3所示：
Listing 2-6 Drawing to a bitmap graphics context
CGRectmyBoundingBox;
myBoundingBox =CGRectMake(0,0, myWidth, myHeight);
myBitmapContext = MyCreateBitmapContext (400,300);
// ********** Your drawing code here **********
CGContextSetRGBFillColor(myBitmapContext,1,0,0,1);
CGContextFillRect(myBitmapContext,CGRectMake(0,0,200,100));
CGContextSetRGBFillColor(myBitmapContext,0,0,1,.5);
CGContextFillRect(myBitmapContext,CGRectMake(0,0,100,200));
myImage =CGBitmapContextCreateImage(myBitmapContext);
CGContextDrawImage(myContext, myBoundingBox, myImage);
char*bitmapData =CGBitmapContextGetData(myBitmapContext);
CGContextRelease(myBitmapContext);
if(bitmapData) free(bitmapData);
CGImageRelease(myImage);
Figure 2-3 An image created from a bitmap graphics context and drawn to a window graphics context
表2-1总结了位图Graphics Context支持的像素格式，相关的颜色空间及像素格式支持的Mac OS X最早版本。像素格式用bpp(每像素的位数)和bpc(每个组件的位数)来表示。表格同时也包含与像素格式相关的位图信息常量。
表2-1：位图Graphics Context支持的像素格式
位图Graphics Context支持反锯齿，这一操作是人为的较正在位图中绘制文本或形状时产生的锯齿边缘。当位图的分辩率明显低于人眼的分辩率时就会产生锯齿。为了使位图中的对象显得平滑，Quartz使用不同的颜色来填充形状周边的像素。通过这种方式来混合颜色，使形状看起来更平滑。如图2-4显示的效果。我们可以通过调用CGContextSetShouldAntialias来关闭位图Graphics Context的反锯齿效果。反锯齿设置是图形状态的一部分。
可以调用函数CGContextSetAllowsAntialiasing来控制一个特定Graphics Context是否支持反锯齿；false表示不支持。该设置不是图形状态的一部分。当上下文及图形状态设置为true时，Quartz执行反锯齿。
Figure 2-4 A comparison of aliased and anti-aliasing drawing
Mac OS X中的Cocoa应用程序通过自定义的NSView子类来实现打印。一个视图通过调用print:方法来进行打印。然后视图以打印机为目标创建一个Graphics Context，并调用drawRect:方法。应用程序使用与在屏幕进行绘制相同的绘制代码。我们同样可以自定义drawRect: 方法将图形绘制到打印机。
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