基于Canvas的Html5多时区动态时钟实战

前言

一、关于Canvas技术

1、Canvas是什么

2、Canvas的属性及渲染特性

二、Canvas动态多时区展示

1、新建html页面

2、创建Canvas对象

3、绘制所有的时钟

总结

前言

出差旅行相信大家一定会住酒店，大家在酒店的前台进行预订的时候，是不是都会留意。通常在大堂的前方会有一面时钟，大概是下面这种样子：

这里只是一个截图，其实不太完整。上面详细的罗列了巴黎、北京、纽约、伦敦、莫斯科、东京等城市的时间。通常来说，之所以要展示这么多的时钟，一般是对外的酒店，所面向的客人很多都是外国人，他们来自于四面八方，需要将时间和自己国家的时间一致，也是对时间同步的一种保障，这是一种服务力的体现。

当然，上面这种是实体的钟，需要实体钟表的采购成本。现在电子屏已经很常见也很普及，那么有没有可能将Web界面投放到电子屏中，实现电子钟的web化展示，加上前端的样式控制，应该也是可以满足酒店等场所的显示需求。也因此有了本文和相关的程序设计。

本文即以Canvas为基础，以支持多时区的多时钟的动态Web展示为例。实现一种在Html5上的电子钟展示方法，首先介绍Canvas是什么，然后具体介绍如何进行时钟的绘制，其次介绍时钟的多时区支持，最后给出运行的实际效果。通过本文可以了解Canvas的详细用法，掌握基本的文本绘制、样式控制、属性管理的基本知识，通过多时钟的展示场景，将各个知识点融会贯通。如果您想了解Canvas的使用方法，可以来这里看看，有什么疑问的也可以在评论区留言交流。

一、关于Canvas技术

虽然Canvas不是最新的技术，相信很多朋友也不是很熟悉，因此本节还是花一点时间简单的将Canvas的知识做个介绍，让大家有个基本的了解，为下一节内容的讲解打下基础。主要包含三个部分，首先介绍canvas是什么，然后介绍它的语法。更详细的内容，大家可以去看html的教程，上面有详细的描述。

1、Canvas是什么

Canvas API（画布）是在HTML5中新增的标签用于在网页实时生成图像，并且可以操作图像内容，基本上它是一个可以用JavaScript操作的位图（bitmap）。Canvas 对象表示一个 HTML 画布元素 -<canvas>。<canvas> 标记由 Apple 在 Safari 1.3 Web 浏览器中引入。对 HTML 的这一根本扩展的原因在于，HTML 在 Safari 中的绘图能力也为 Mac OS X 桌面的 Dashboard 组件所使用，并且 Apple 希望有一种方式在 Dashboard 中支持脚本化的图形。Firefox 1.5 和 Opera 9 都跟随了 Safari 的引领。这两个浏览器都支持 <canvas> 标记。我们甚至可以在 IE 中使用 <canvas> 标记，并在 IE 的 VML 支持的基础上用开源的 JavaScript 代码（由 Google 发起）来构建兼容性的画布。<canvas> 的标准化的努力由一个 Web 浏览器厂商的非正式协会在推进， <canvas> 已经成为 HTML 5 草案中一个正式的标签。

在现代 Web 开发中，开发者们更多的会借助 Canvas 提供的API去绘制上下文，可以自由绘制各种2D和3D图形，创建富有视觉冲击力的游戏场景和角色。Canvas的使用可以使得游戏能够实现流畅的动态效果和用户交互。无论是简单的小游戏还是复杂的游戏引擎，Canvas 都被广泛应用。

在WebGIS开发当中，canvas也是一个非常重要的展示场景，比如我们之前用过的动态标绘组件，也是基于Canvas来实现的，它的性能是非常高的。不管是面向2D还是3D的场景，canvas都有用武之地。

2、Canvas的属性及渲染特性

Canvas的属性比较简单，而且它的属性比较简单，跟普通的Html标签的属性是一致的，也可以使用如ID、高度和宽度这几个属性。其作用就不再赘述，比较简单。canvas的强大还是取决于它的渲染特性，因此这里简单介绍一下Canvas的渲染特性。

说高性能渲染时得说说DOM驻留模式和Canvas快速模式。

DOM驻留模式：一种基于文档对象模型（DOM）的渲染技术。在DOM驻留模式下，页面的布局和样式是由DOM树来掌管的。当页面需要更新时，浏览器会重新计算布局和样式并重新渲染。此模式非常灵活，特别适用于处理动态页面交互和多样化的样式控制。

Canvas快速模式：利用HTML5的Canvas元素进行图形渲染。开发者可以使用Canvas提供的2D或3D绘图API直接在画布上绘制图形。相比于DOM驻留模式，Canvas快速模式更加高效。它不关心页面的布局和样式，而是在需要时只重绘受影响的部分。

分层提高Canvas性能：可以进一步提升Canvas性能的策略，即对变化较少和变化较多的内容进行分开渲染。它能够显著降低完全没有必要的渲染性能开销。分层渲染的思想被广泛应用于各种图形相关的领域，从古老的皮影戏、套色印刷术，到现代电影/游戏工业以及虚拟现实领域等等。

上面简单的对Canvas的相关知识进行简单介绍，有了上述的基本知识，下面结合实例讲解Canvas的多时区时钟动态展示。

二、Canvas动态多时区展示

在了解Canvas的基本知识以后，我们来介绍Canvas的基本使用。在这个实例中，我们需要在Html5页面中，使用Canvas绘制6个不同城市的时钟，并且要在时钟上标注是属于哪个城市，其对应的24小时制时间是多少，同时时钟要可以动态转动。本节即以详细代码的形式进行讲解。

1、新建html页面

Canvas也是建立在Html页面上的组件，因此想要把Canvas渲染出来，就一定要创建展示的基础。新建一个html文件，关键代码如下所示：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Canvas 多时区时钟可视化</title>
    <style>
        body {
            background-color: #F5F5F5;
        }
        canvas {
            border: 1px dashed #444;
        }
    </style>
</head>
<body>
	<table style="width:99%;margin: auto;align:center;">
		<tbody>
			<tr>
				<td >
					<canvas id="clock0" width="300" height="300"></canvas>
				</td>
				<td>
					<canvas id="clock1" width="300" height="300"></canvas>
				</td>
				<td>
					<canvas id="clock2" width="300" height="300"></canvas>
				</td>
			</tr>
			<tr>
				<td>
					<canvas id="clock3" width="300" height="300"></canvas>
				</td>
				<td>
					<canvas id="clock4" width="300" height="300"></canvas>
				</td>
				<td>
					<canvas id="clock5" width="300" height="300"></canvas>
				</td>
			</tr>
		</tbody>
	</table>
</body>
</html>

这里仅展示Canvas的功能API，对于页面的特效样式没有做过多的设置，如果是真实项目，建议在这个基础上狠狠地记性样式的修改，改造成符合项目需要的美观的。上面采用table布局，为了展示6个不同城市的时钟，我们使用两行三列的布局模式，每个单元格展示一个时钟。为了实现动态的控制这些时钟，比如第一个时钟用来显示纽约的时间，因此有必要使用id对每个canvas进行分别定义。

2、创建Canvas对象

在创建了html页面展示元素之后，我们还需要使用canvas来绘制时钟的效果，为了能实现时钟的动态效果，我们将canvas的id属性从0-5分别设置为clock0-clock5，分别用来代表"纽约","伦敦","巴黎","莫斯科","北京","东京"这五个不同时区的城市。为了在后面的时间绘制中能精准控制，我们将所有的Canvas创建出来之后，设置到对应的数组当中。

//创建时钟数组
var clockArray = new Array();
var timeZoneArray = ["纽约","伦敦","巴黎","莫斯科","北京","东京"];
for(var i = 0;i < 6; i++){
	const canvas = document.getElementById("clock" + i);
	const ctx = canvas.getContext("2d");
	const centerX = canvas.width / 2;
	const centerY = canvas.height / 2;
	// 将坐标系移动到中心点
	ctx.translate(centerX, centerY);
	clockArray.push(canvas);
}

3、绘制所有的时钟

将Canvas创建出来后，就可以进行时钟的绘制了。下面将结合源码来详细介绍如何进行时钟的绘制。

function drawClock() {
     const now = new Date();
	for(var j = 0;j < 6;j++){
		var _canvas = clockArray[j];
		var _ctx = _canvas.getContext("2d");
		const radius = _canvas.width / 2 - 5;
		const centerX = _canvas.width / 2;
		const centerY = _canvas.height / 2;
		_ctx.clearRect(-centerX, -centerY, _canvas.width, _canvas.height); // 每次绘制前清空整个画布
		_ctx.beginPath();
		_ctx.arc(0, 0, radius, 0, 2 * Math.PI);
		_ctx.stroke();

		// 绘制钟表数字
		_ctx.textAlign = "center";
		_ctx.textBaseline = "middle";
		_ctx.font = "20px sans-serif";
		var text = timeZoneArray[j];
		_ctx.strokeText(text + "时间", 2, - 80);
				
		_ctx.font = "bold 14px Arial";
		drawClockNumber(_ctx,radius);//绘制数字
			   
		// 绘制时针
		var bjHour = now.getHours();
		//获取小时
		var hour = getHour(j,bjHour);
				
		var minute = now.getMinutes();
		var second = now.getSeconds();
		drawShowTime(_ctx,hour,minute,second);//绘制当前时间
				
		var hourAngle = (hour % 12 + minute / 60 + second / 3600) * Math.PI / 6;
		var hourLength = 0.6 * radius;
		var hourX = Math.sin(hourAngle) * hourLength;
		var hourY = -Math.cos(hourAngle) * hourLength;

		_ctx.beginPath();
		_ctx.moveTo(0, 0);
		_ctx.lineTo(hourX, hourY);
		_ctx.lineWidth = 4;
		_ctx.lineCap = "round";
		_ctx.stroke();

		// 绘制分针
		const minuteAngle = (minute + second / 60) * Math.PI / 30;
		const minuteLength = 0.8 * radius;
		const minuteX = Math.sin(minuteAngle) * minuteLength;
		const minuteY = -Math.cos(minuteAngle) * minuteLength;

		_ctx.beginPath();
		_ctx.moveTo(0, 0);
		_ctx.lineTo(minuteX, minuteY);
		_ctx.lineWidth = 2;
		_ctx.stroke();

		// 绘制秒针
		const secondAngle = second * Math.PI / 30;
		const secondLength = 0.9 * radius;
		const secondX = Math.sin(secondAngle) * secondLength;
		const secondY = -Math.cos(secondAngle) * secondLength;
		drawScale(_ctx,radius);//绘制刻度
        _ctx.beginPath();
		_ctx.moveTo(0, 0);
		_ctx.lineTo(secondX, secondY);
		_ctx.lineWidth = 1;
		_ctx.strokeStyle = "red"; // 设置颜色
		_ctx.stroke();

		// 绘制中央圆点
		_ctx.beginPath();
		_ctx.arc(0, 0, 5, 0, 2 * Math.PI);
		_ctx.fillStyle = "#333"; // 设置颜色
		_ctx.fill();
	}
			
    // 循环绘制
    setTimeout(drawClock, 1000);
}

上面的代码非常详细的给出了时钟的展示过程，下面将绘制的步骤进行了简单的介绍。

首先获取canvas对象，并且清空画布，因为时钟每隔一秒即变化，同时分针秒针都要发生不断地变化，这些就像橡皮擦一样，要不断擦除和不断重新绘制。

然后在表盘中绘制具体是什么时间，比如北京时间，绘制后如下图所示：

接下来就是绘制时钟的数字刻度，比如1到12这几个数字，如下图所示：

//绘制刻度
function drawClockNumber(_ctx,radius){
	for (let i = 1; i <= 12; i++) {
			var angle = i * Math.PI / 6;
			_ctx.rotate(angle);
			_ctx.translate(0, -radius + 15);
			_ctx.rotate(-angle);
			_ctx.fillText(i.toString(), 0, 0);
			_ctx.rotate(angle);
			_ctx.translate(0, radius - 15);
			_ctx.rotate(-angle)
	}
}

绘制刻度的具体代码：

// 绘制刻度
		function drawScale(_ctx,radius){
			// 假设最大刻度线长度是半径的5%
			const maxMajorTickLength = radius * 0.05; // 较大刻度线长度
			const maxMinorTickLength = radius * 0.025; // 较小刻度线长度
			for (let m = 0; m < 60; m++) {
				// 计算每个刻度的角度
				const minuteAngle = m * Math.PI / 30;
				// 根据分钟数决定刻度线的长度
				let tickLength;
				if (m % 5 === 0) {
					// 如果是每5分钟的刻度，使用较大刻度线长度
					tickLength = maxMajorTickLength;
				} else {
					// 否则使用较小刻度线长度
					tickLength = maxMinorTickLength;
				}
				// 计算刻度线端点的坐标
				var x1 = Math.sin(minuteAngle) * radius; // 圆边缘的x坐标
				var y1 = -Math.cos(minuteAngle) * radius; // 圆边缘的y坐标
				var x2 = Math.sin(minuteAngle) * (radius - tickLength); // 刻度线端点的x坐标
				var y2 = -Math.cos(minuteAngle) * (radius - tickLength); // 刻度线端点的y坐标

				// 绘制刻度线
				_ctx.beginPath();
				_ctx.moveTo(x1, y1); // 从圆边缘开始
				_ctx.lineTo(x2, y2); // 向内延伸到刻度线端点
				_ctx.stroke();
			}
		}

在绘制刻度的这里，我刚开始一直没成功，主要原因是没掌握方法，刻度的两个起始点没绘制准确，因此导致了刻度绘制一直不准确，请记得一定计算好位置，尤其是使用moveTo和lineTo两个方法类调整，主要刻度从圆边缘开始，而不要movoTo(0,0)，这样从圆心开始，绘制出来的效果就不对了。

由于这6个城市分别属于6个不同的时区，因此也就造成了这6个城市的时间是不一样的，也就是我们常说的时差，通过查找资料可以知道，这里每个城市的时差大约是如下代码表示的。

function getHour(index,bjHour){
			var hour = bjHour; // bjHour是北京时间的小时数
			var offset; // 定义时区偏移量
			// 根据时区索引计算偏移量
			switch(index) {
				case 0: // 纽约 (北京时间比纽约快13小时)
					offset = -13;
					break;
				case 1: // 伦敦 (北京时间比伦敦快8小时)
					offset = -8;
					break;
				case 2: // 巴黎 (北京时间比巴黎快7小时)
					offset = -7;
					break;
				case 3: // 莫斯科 (北京时间比莫斯科快5小时)
					offset = -5;
					break;
				case 4: // 北京 (默认为北京时间)
					offset = 0;
					break;
				case 5: // 东京 (假设北京时间比东京慢1小时)
					offset = 1;
					break;
				default: // 如果索引不在预期范围内，返回原始小时数
					return hour;
			}

			// 应用时区偏移量，并确保小时数在0到23之间
			hour += offset;
			hour = (hour + 24) % 24; // 循环处理，确保结果在24小时制内

			return hour;
		}

这里通过计算偏移量的方式来计算城市的时间，刚开始没有注意，这样计算出来的结果，会有不准确，因此才采用了时区偏移的处理方式，这样出来能保证每个时钟都是24小时之内。当然，为了计算方便，您也可以直接使用我上面的转换逻，是可以直接使用的。

经过上面的代码，就可以实现时钟的动态展示。效果如下所示：

总结

以上就是本文的主要内容，本文以Canvas为基础，支持多时区的多时钟的动态Web展示为例实现一种在Html5上的电子钟展示方法，首先介绍Canvas是什么，然后具体介绍如何进行时钟的绘制，其次介绍时钟的多时区支持，最后给出运行的实际效果。通过本文可以了解Canvas的详细用法，掌握基本的文本绘制、样式控制、属性管理的基本知识，通过多时钟的展示场景，将各个知识点融会贯通。如果您想了解Canvas的使用方法，可以来这里看看。行文仓促，定有诸多不足之处，欢迎各位专家朋友有什么疑问的也可以在评论区留言交流。

为方便朋友们学习，源码已经上传至资源，大家可以下载：源码传送地址。

博客编写过程中参考以下内容，供参考：

1、【技术干货】高性能渲染：一文详解HTML Canvas的优势与性能。

2、canvas 百度百科。