Canvas入门实战之实现一个图形验证码-图形验证码实现原理

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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

用canvas生成画布
用canvas画干扰线或躁点
生成随机不重复的n的字母
用canvas绘制文字
初始化和canvas点击事件
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 
        }) 
    })();