Canvas入门实战之用javascript面向对象实现一个图形验证码

本文主要介绍用canvas实现图形验证码的一些思路以及如何用javascript面向对象的方式更友好的实现canvas的功能，关于canvas的一些基本使用方法和API我整理了一个思维导图，大家感兴趣的可以参考学习。

你将收获

• 闭包的使用
• canvas常用api的使用
• javascript面向对象的实现方式
• 实现一个canvas的图形验证码的一般思路和常用算法

设计思路

1. 用canvas生成画布
2. 用canvas画干扰线或躁点
3. 生成随机不重复的n的字母
4. 用canvas绘制文字
5. 初始化和canvas点击事件
6. 组件化封装

文末将附上组件封装的源码，欢迎大家随时沟通交流。关于项目的打包，我将使用自己基于gulp4搭建的9012教你如何使用gulp4开发项目脚手架。

效果预览

实现思路

我将按照上文中的设计思路的步骤一步步实现，首先我们先定义一个es5类：

function Gcode(el, option) {
    this.el = typeof el === 'string' ? document.querySelector(el) : el;
    this.option = option;
    this.init();
}

其中init是用来初始化用的，参数el代表需要挂载的元素或元素id，option为传入的可选项，稍后会在代码中体现，通常这也是面向对象的常用套路。

1. 绘制画布

Gcode.prototype = {
    constructor: Gcode,
    init: function() {
        if(this.el.getContext) {
            isSupportCanvas = true;
            var ctx = this.el.getContext('2d'),
            // 设置画布宽高
            cw = this.el.width = this.option.width || 200,
            ch = this.el.height = this.option.height || 40;
        }
    }
}

这里我们在初始化方法中先定义一个canvas画布，宽高为用户自定义的宽高，默认为200*40。

2. 绘制干扰线

// 画干扰线
drawLine: function(ctx, lineNum, maxW, maxH) {
    ctx.clearRect(0, 0, maxW, maxH);
    for(var i=0; i < lineNum; i++) {
        var dx1 = Math.random()* maxW,
            dy1 = Math.random()* maxH,
            dx2 = Math.random()* maxW,
            dy2 = Math.random()* maxH;
        ctx.strokeStyle = 'rgb(' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ')';
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(dx1, dy1);
        ctx.lineTo(dx2, dy2);
        ctx.stroke();
    }
}

这里我们对类Gcode定义原型方法drawLine，然后通过for循环绘制随机位置的线条，为了让canvas每次点击能清空之前的干扰线，我们使用clearRect来清除画布。

3. 生成随机不重复的n个字符

我们通过递归实现，如下==：

// 生成唯一文字
generateUniqueText: function(source, hasList, limit) {
    var text = source[Math.floor(Math.random()*limit)];
    if(hasList.indexOf(text) > -1) {
        return this.generateUniqueText(source, hasList, limit)
    }else {
        return text
    }  
}
// 生成指定个数的随机文字
randomText: function(len) {
    var source = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e',
    'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 
    'k', 'l', 'm', 'o', 'p',
    'q', 'r', 's', 't', 'u',
    'v', 'w', 'x', 'y', 'z'];
    var result = [];
    var sourceLen = source.length;
    for(var i=0; i< len; i++) {
        var text = this.generateUniqueText(source, result, sourceLen);
        result.push(text)
    }
    return result.join('')
}

我们通过定义一个字母表，传入生成的随机字母的个数，配合generateUniqueText来实现生成唯一不重复的n个随机字符。当然笔者认为这个方法并不优雅，你也可以使用uuid的方式或者更好的方式，欢迎随时和笔者交流。

4. 用canvas绘制文字

// 画文字
drawText: function(ctx, text, maxH) {
    var len = text.length;
    for(var i=0; i < len; i++) {
        var dx = 30 * Math.random() + 30* i,
            dy = Math.random()* 5 + maxH/2;
        ctx.fillStyle = 'rgb(' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ')';
        ctx.font = '30px Helvetica';
        ctx.textBaseline = 'middle';
        ctx.fillText(text[i], dx, dy);
    }
},

这里和上文画线实现类似。就不做过多介绍了。

5. 初始化和canvas点击事件

接下来我们看看完整的初始化代码：

init: function() {
    if(this.el.getContext) {
        isSupportCanvas = true;
        var ctx = this.el.getContext('2d'),
        // 设置画布宽高
        cw = this.el.width = this.option.width || 200,
        ch = this.el.height = this.option.height || 40,
        textLen = this.option.textLen || 4,
        lineNum = this.option.lineNum || 4;
        var text = this.randomText(textLen);

        this.onClick(ctx, textLen, lineNum, cw, ch);
        this.drawLine(ctx, lineNum, cw, ch);
        this.drawText(ctx, text, ch);
    }
}

点击事件主要是为了用户点击可以切换验证码：

onClick: function(ctx, textLen, lineNum, cw, ch) {
    var _ = this;
    this.el.addEventListener('click', function(){
        text = _.randomText(textLen);
        _.drawLine(ctx, lineNum, cw, ch);
        _.drawText(ctx, text, ch);
    }, false)
}

到此，一个完整的验证码组件实现完成，怎么用呢？如下：

new Gcode('#canvas_code', {
        lineNum: 6,  // 可选
        textLen: 4,  // 可选
        width: 200,  // 可选
        height: 50   // 可选
    })

完整代码如下，欢迎学习交流：

// canvas绘制图形验证码
    (function(){
        function Gcode(el, option) {
            this.el = typeof el === 'string' ? document.querySelector(el) : el;
            this.option = option;
            this.init();
        }
        Gcode.prototype = {
            constructor: Gcode,
            init: function() {
                if(this.el.getContext) {
                    isSupportCanvas = true;
                    var ctx = this.el.getContext('2d'),
                    // 设置画布宽高
                    cw = this.el.width = this.option.width || 200,
                    ch = this.el.height = this.option.height || 40,
                    textLen = this.option.textLen || 4,
                    lineNum = this.option.lineNum || 4;
                    var text = this.randomText(textLen);
        
                    this.onClick(ctx, textLen, lineNum, cw, ch);
                    this.drawLine(ctx, lineNum, cw, ch);
                    this.drawText(ctx, text, ch);
                }
            },
            onClick: function(ctx, textLen, lineNum, cw, ch) {
                var _ = this;
                this.el.addEventListener('click', function(){
                    text = _.randomText(textLen);
                    _.drawLine(ctx, lineNum, cw, ch);
                    _.drawText(ctx, text, ch);
                }, false)
            },
            // 画干扰线
            drawLine: function(ctx, lineNum, maxW, maxH) {
                ctx.clearRect(0, 0, maxW, maxH);
                for(var i=0; i < lineNum; i++) {
                    var dx1 = Math.random()* maxW,
                        dy1 = Math.random()* maxH,
                        dx2 = Math.random()* maxW,
                        dy2 = Math.random()* maxH;
                    ctx.strokeStyle = 'rgb(' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ')';
                    ctx.beginPath();
                    ctx.moveTo(dx1, dy1);
                    ctx.lineTo(dx2, dy2);
                    ctx.stroke();
                }
            },
            // 画文字
            drawText: function(ctx, text, maxH) {
                var len = text.length;
                for(var i=0; i < len; i++) {
                    var dx = 30 * Math.random() + 30* i,
                        dy = Math.random()* 5 + maxH/2;
                    ctx.fillStyle = 'rgb(' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ',' + 255*Math.random() + ')';
                    ctx.font = '30px Helvetica';
                    ctx.textBaseline = 'middle';
                    ctx.fillText(text[i], dx, dy);
                }
            },
            // 生成指定个数的随机文字
            randomText: function(len) {
                var source = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e',
                'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 
                'k', 'l', 'm', 'o', 'p',
                'q', 'r', 's', 't', 'u',
                'v', 'w', 'x', 'y', 'z'];
                var result = [];
                var sourceLen = source.length;
                for(var i=0; i< len; i++) {
                    var text = this.generateUniqueText(source, result, sourceLen);
                    result.push(text)
                }
                return result.join('')
            },
            // 生成唯一文字
            generateUniqueText: function(source, hasList, limit) {
                var text = source[Math.floor(Math.random()*limit)];
                if(hasList.indexOf(text) > -1) {
                    return this.generateUniqueText(source, hasList, limit)
                }else {
                    return text
                }  
            }
        }
        new Gcode('#canvas_code', {
            lineNum: 6
        })
    })();

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