前端福音：为什么使用React和SVG开发图形UI是天作之合？

Steve Liles 前端之巅

作者 | Steve Liles

译者 | 王强

策划 | 小智

React 和 SVG 是一种强大的组合：声明式 UI 组件库与声明式图形语言堪称绝配，是前端开发人员的福音。

本文最初发布于 Data Language 网站，经网站授权由 InfoQ 中文站翻译并分享。

React 和 SVG 是一种强大的组合：声明式 UI 组件库与声明式图形语言堪称绝配，是前端开发人员的福音。

本文是一组系列文章的第一篇，在这个系列中我们将研究如何使用 React 和 SVG 构建的组件来渲染交互式图形用户界面。

如今 SVG 图标无处不在，但我们要讨论的不是这一类组件。

我们将使用简单的 React 代码（用来渲染 SVG 元素而不是 HTML）来打造一个交互式的房间平面图 UI。我们会一步步慢慢来，从基础知识逐渐向更高级的主题前进。

第一部分：声明式图形（本文）

介绍 React 和 SVG 这一对天作之合

第二部分：弧、角度和变换

通过组合变换来简化几何图形

第三部分：Clip-paths

深入介绍复合图形

第四部分：masks

Clip-paths 不够用时：轮到 masks 上场了

第五部分：组件动画

为组件制作动画

第六部分：viewBox 动画

流畅地缩放和平移整个 UI

接下来就进入正题！

声明式图形

React 开发人员都很满意 JSX 中对 HTML 元素的一流支持：

const SomeComponent = () => (
  <div>
    <p>hi!</p>
  </div>
);

但其实这也适用于内联 SVG 元素：

const SomeComponent = () => (
  <div>
    <p>hi!</p>
  </div>
);

我们可以直接使用组成 SVG 图元的组件来创建复杂的交互式 UI，用法和更典型的基于 HTML 的组件是一样的。

针对 React-Native 开发人员的注释：你需要安装 react-native-svg，我上次用到它时看起来它挺不错的。我在几年前创建了一个简单但功能强大的示例：
https://stackoverflow.com/a/39041997/473338

声明式图形组件的简单组合（https://62zqd.csb.app/）

请注意，我们在绘制所有这些图形时都没有写过哪怕一行命令式代码，而且只要你熟悉 React，就可以很容易地阅读并理解我们的声明式标记。如果我们要用 Canvas API 来做的话，结果会相去甚远。

所有的元素都尽在掌握

要使用 SVG 绘制内容，我们首先需要一个<svg>元素来定义绘图上下文，在其中将渲染所有后代元素。

我们的页面中可以有很多<svg>元素，每个元素描述一个孤立的绘图上下文。每个图标、图表或其他漂亮的图形小部件都搭配一个<svg>。

另外，我们可以在同一个<svg>中创建许多图形组件，并在单个绘图上下文中创建整个 UI。

Viewport 和 ViewBox

<svg width="200px" height="200px">...</svg>

我们一般也会指定一个 viewBox，以明确定义绘图的“用户空间”部分，这一部分在 viewport 中是可见的。

可以将 viewport 视为通向由 SVG（“用户空间”）定义的世界的窗口，并将 viewBox 视为缩放和平移的设置，它们决定你可以通过窗口看到用户空间的哪些部分。

viewBox 属性是一个字符串，其按顺序指定用户空间可视部分左上角的 x 和 y 坐标，以及 viewBox 的宽度和高度。

<svg viewBox="x y width height">...</svg>

例如，“-100 -100 200 200”就描述了一个正方形的 viewBox，高 200 个单位，宽 200 个单位，以（0,0）的原点为中心。

<svg width="10" height="10" viewBox="-100 -100 200 200">...</svg>

如果我们没有明确指定，则 viewBox 的宽度和高度会和 viewport 一比一对应，并且用户空间原点（0,0）位于左上角。

重申一下：viewport 描述了<svg>元素在 HTML 页面中占据了多少空间。viewBox 描述了在该 viewport 中可见的那部分图像。通过更改 viewBox，我们可以放大或缩小 SVG 图像，或者显示出来完全不同的部分。

这两张 SVG 图像的唯一区别是 viewBox 和背景色

如果你的 SVG viewport 的比例（以像素为单位）与 viewBox 的比例不匹配，则默认行为是保留宽高比，居中显示，并使 viewBox 适应可用 viewport。可以通过更改 prepareAspectRatio 属性来控制此行为。

https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/SVG/Attribute/preserveAspectRatio

默认情况下，viewBox 将居中并“适应”SVG viewport

viewBox 和 viewport 之间的坐标系是分离的，这意味着在我们的 SVG 中，我们可以针对特定的绘制使用对应的坐标。

例如，如果我们正在绘制一个交互式小部件，则可以使用百分比来控制图像，并将 viewBox 设置为“0 0 100 100”来简化数学运算。

或者，如果我们的小部件是纵向对称的，并且我们想从中心开始绘制，则可以使用一个以原点（0,0）为中心的“-50 -50 100 100”viewBox。

在这个文章系列中我们将绘制的是房间平面图，因此我们可以选择公制、英制或其他合适的度量系统。实际上我们要使用的是毫米单位，这样就可以只涉及整数运算了。

我们将使用一些简单的 JSON 描述平面图，房间的形状用房间各个角的坐标（按顺时针方向）来定义。

现在我们可以设置 viewport 和 viewBox，在平面图周围留一点空隙，以免在 viewport 中太过拥挤。

import data from './floorplan-data.json';
const App = () => (
  <svg
    width="500px"
    height="500px"
    viewBox="-1000 -1000 14000 11000"
    style={{backgroundColor:'blue'}}
  >
    // ... floorplan components here ...
  </svg>
);

搞定 viewport 和 viewBox 后，就可以处理绘图工作了。

声明式图元

SVG 包含许多图元，既有简单的<line>和<circle>，也有更灵活的<path>。Mozilla Developer Network 有一篇参考资料介绍了这些可用元素（https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/SVG/Element）。

形状可以被填充和 / 或描边。填充是在形状定义的边界内应用颜色，描边是对形状的轮廓应用颜色。描边的宽度和其他样式可以通过属性或 CSS 控制。

我们将使用两个简单的图元<line>和<circle>来绘制初始平面图。

<line>描述一对 (x,y) 坐标之间的一条线段。

<line x1={100} y1={100} x2={200} y2={200} stroke="red"/>

<circle>描述一个以 (cx,cy) 为中心，半径为 r 的圆。

<line x1={100} y1={100} x2={200} y2={200} stroke="red"/>

房间的视图

绘制我们的房间时，我们将数据传递到一个 Floorplan 组件中，该组件将渲染平面图的各种元素——一开始图上只有各个房间。

const Floorplan = ({ data: { rooms } }) => (
  rooms.map(r => <Room {...r} />)
);

要使用 Room 组件绘制墙壁，我们需要使用成对的连续角坐标，并将它们链接在一起以形成墙。例如，一个具有角 a、b、c 和 d 的矩形房间会有四面墙：(a-b),(b-c), (c-d), (d-a)。

我们可以使用一个简单的函数来提取这些坐标对，还可以把它们打包在一个 useMemo hook 中以实现高效的重渲染。

const walls = useMemo(() =>
  coords.map((_, i) => {
    const a = coords[i];
    const b = coords[(i + 1) % coords.length];
    return [a, b];
  }),
  [coords]
);

现在绘制墙壁时，只需使用 SVG <line>元素描述各个角之间的线段即可。

效果是可以了，但代码不是很漂亮。我们来点创新，提取一个 Wall 组件和一个 Corner 组件。

在 Wall 组件中，我们现在给每面墙绘制两条线：首先是一条粗的白线，然后用一条较细的深蓝色虚线覆盖白线。

Corner 非常简单：只画一个圆，描边为白色，深蓝色填充。

现在，Room 组件里就只有这些更高级别的 Wall 和 Corner 组件，替代之前的一堆 SVG 图元，简洁多了。

https://codesandbox.io/s/react-svg-basics-rk1t3

你可能注意到了，我们将墙和角嵌套在了一个 SVG <g>元素中。这是一个逻辑分组元素：<g>本身不会渲染任何可见内容，但是它为我们提供了一种在 SVG 的整个子结构上执行旋转和平移之类变换的巧妙方法；我们还可以将事件处理程序附加到<g>元素，进而从这些子结构中捕获事件。

小结

在这篇文章中，我们看到了：

我们可以使用 SVG 图元和简单明了的声明式 React 代码轻松地绘制任意形状——无需插件、库或命令式代码。
就像其他 React 应用程序一样，可以将越来越高级的组件组合在一起来构建复杂的图形 UI。
viewBox 和 viewport 的分离使你可以在适合自己需求的坐标空间中绘制图像，然后在适合最终显示需求的 viewport 中渲染结果。

在“第二部分：弧、角度和变换”中，我们将进一步探讨这些<g>元素，为我们的平面图添加摄像机，同时研究路径和变换。

下一篇文章见，编程愉快！