D3 js实现简洁实用的动态仪表盘

动态效果图(动画开头有延迟,稍等…):

仪表盘效果图

细看上面的动态效果图,可以发现:

  • 一个值变换到一个新的值时,是一个渐变的过程;
  • 圆弧末尾有一个竖线,作为仪表盘的指针,在仪表盘数值变化时,有一个弹性的动画效果。

一开始,我是用 Echarts 来实现仪表盘,但是它无法满足上面的两点需求。所以后来改成用D3.js
D3.js可以完美地实现图表的定制,从细节上,完美地满足我们的需求。

初始化仪表盘

  1. 首先定义一个svg元素:

    <svg id="myGauge" width="80" height="108" ></svg>
    

    然后,声明一些变量用于初始化:

    var width=80, 
        height=108,   //svg的高度和宽度,也可以通过svg的width、height属性获取
        innerRadius = 22,
        outerRadius = 30,  //圆弧的内外半径
        arcMin = -Math.PI*2/3,
        arcMax = Math.PI*2/3,  //圆弧的起始角度和终止角度
    
  2. 创建一个 arc 方法,并设置所有的属性,除了 endAngle。在创建圆弧的时候,传递一个包含 endAngle 属性的对象到这个方法,就可以计算出一个给定角度的 SVG path

    var arc = d3.arc()
        .innerRadius(22)
        .outerRadius(30)
        .startAngle(arcMin)
    

    圆弧角度怎么设置呢?
    把一个圆圈对应到一个时钟,那么12点钟对应的角度就是0,顺时针3点钟的角度是Math.PI/2,逆时针6点钟的角度是-Math.PI。因此-Math.PI*2/3Math.PI*2/3的圆弧形状如上面的效果图所示。更多参考API文档中的arc.startAngle

  3. 获取SVG元素,并且转换原点到画布的中心,这样我们在之后创建圆弧时就不需要再单独指定它们的位置了

    var svg = d3.select("#myGauge")
    var g = svg.append("g").attr("transform", "translate(" + width / 2 + "," + height / 2 + ")");
    
  4. 添加仪表盘中的文字(标题,数值,单位)

    //添加仪表盘的标题
    g.append("text").attr("class", "gauge-title")
        .style("alignment-baseline", "central") //相对父元素对齐方式
        .style("text-anchor", "middle") //文本锚点,居中
        .attr("y", -45)   //到中心的距离
        .text("CPU占用率");
    //添加仪表盘显示的数值,因为之后还要更新,所以声明一个变量
    var valueLabel = g.append("text").attr("class", "gauge-value")
        .style("alignment-baseline", "central") //相对父元素对齐方式
        .style("text-anchor", "middle") //文本锚点,居中
        .attr("y", 25)    //到中心的距离
        .text(12.65); 
    //添加仪表盘显示数值的单位            
    g.append("text").attr("class", "gauge-unity")
        .style("alignment-baseline", "central") //相对父元素对齐方式
        .style("text-anchor", "middle") //文本锚点,居中
        .attr("y", 40)    //到中心的距离
        .text("%");
    

    D3制作的SVG图,与Echarts绘制的Canvas比起来,很重要的一个优点是,可以用CSS定义SVG的样式。比如,此处仪表盘标题的样式如下:

    .gauge-title{
        font-size: 10px;
        fill: #A1A6AD;
    }
    
  5. 添加背景圆弧

    //添加背景圆弧
    var background = g.append("path")
        .datum({endAngle:arcMax})  //传递endAngle参数到arc方法
        .style("fill", "#444851")
        .attr("d", arc);
    
  6. 添加表示百分比的圆弧,其中percentage是要表示的百分比,0到1的小数。

    //计算圆弧的结束角度
    var currentAngle = percentage*(arcMax-arcMin) + arcMin
    //添加另一层圆弧,用于表示百分比
    var foreground = g.append("path")
        .datum({endAngle:currentAngle})
        .style("fill", "#444851")
        .attr("d", arc);
    
  7. 在圆弧末尾添加一个指针标记

    var tick = g.append("line")
        .attr('class', 'gauge-tick')
        .attr("x1", 0)
        .attr("y1", -innerRadius)
        .attr("x2", 0)
        .attr("y2", -(innerRadius + 12))  //定义line位置,默认是在圆弧正中间,12是指针的长度
        .style("stroke", "#A1A6AD")
        .attr('transform', 'rotate('+ angleToDegree(currentAngle) +')')
    

    rotate中的参数是度数,Math.PI对应180,因此需要自定义一个angleToDegree方法把currentAngle转换一下。

至此,一个SVG仪表盘就制作出来了,不过是静止的,那怎么更新这个仪表盘呢?

更新仪表盘

需要更新:表示新的百分比的圆弧;圆弧下方的数值。
修改圆弧下方的数值很简单:

valueLabel.text(newValue)

更新圆弧则稍麻烦一点,具体思路是:修改圆弧的endAngle,以及修改圆弧末尾指针的transform值。
实现的过程中,需要使用的API:

  1. 更新圆弧,其中angle为新圆弧的结束角度。
    //更新圆弧,并且设置渐变动效
    foreground.transition()
        .duration(750)
        .ease(d3.easeElastic)   //设置来回弹动的效果
        .attrTween("d", arcTween(angle)); 
    

    arcTween方法定义如下。它返回一个d属性的补间(渐变)动画方法,使一个圆弧从当前的角度渐变到另一个新的角度。

    arcTween(newAngle) {
        let self=this
        return function(d) {
            var interpolate = d3.interpolate(d.endAngle, newAngle); //在两个值间找一个插值
            return function(t) {
                d.endAngle = interpolate(t);    //根据 transition 的时间 t 计算插值并赋值给endAngle
                return arc(d); //返回新的“d”属性值
            };  
        };
    }
    

    这个方法更详细的说明可以参考Arc Tween中的注释。

  2. 更新圆弧末尾的指针的原理同上,其中oldAngle是旧圆弧的结束角度。
    //更新圆弧末端的指针标记,并且设置渐变动效            
    tick.transition()
        .duration(750)
        .ease(d3.easeElastic)   //设置来回弹动的效果
        .attrTween('transform', function(){ //设置“transform”属性的渐变,原理同上面的arcTween方法
            var i = d3.interpolate(angleToDegree(oldAngle), angleToDegree(newAngle));    //取插值
            return function(t) {
                return 'rotate('+ i(t) +')'
            };
        })
    

至此,我们就成功制作了一个动态刷新的简介美观的SVG仪表盘。

结束

每次使用D3.js都会忍不住觉得它真是太强大、太有意思了~它就像是一个百宝箱,让我们最大限度地满足需求。

参考阅读:

https://juejin.im/post/5deb6b50518825126a6c573b

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