基于Express实现云课堂远程共享白板(canvas+websocket)

利用canvas搭建白板

首先在html中设置一个白板区域,添加一个清除白板的按钮

<canvas id="whiteboard" width="1280px" height="720px" class="whiteboard-canvas"></canvas>
<div>
    <button id="clear" class="btn-warning">清除画板</button>
</div>

接着在js中创建一个App对象,用于管理所有白板相关的属性和方法,并且添加处理鼠标事件的方法。

App.whiteboard = $('#whiteboard');
App.ctx = App.whiteboard[0].getContext("2d");
// 标记是否开始绘图
App._startedDrawing = false;
// 鼠标事件关联绘图:下笔、移动、提笔
App.whiteboard.on('mousedown mouseup mousemove', null, function(e) {
    // 如果没有开始画画并且事件不是下笔 则不开始画画
    if (!App._startedDrawing && e.type != "mousedown") return;
    App._startedDrawing = true;
    // 获得偏移坐标
    var offset = $(this).offset();
    // 所有需要的数据
    var data = {
        x: (e.pageX - offset.left),
        y: (e.pageY - offset.top),
        type: e.handleObj.type,
        color: App.ctx.strokeStyle,
        imageData: App.whiteboard[0].toDataURL()
    }
    // 呈现在自己的画板上
    App.draw(data);
})
// 鼠标事件关联清除画板
$('#clear').on('click', function() {
    App.clear();
})

然后写draw函数,将传入的data在画布上展现出来;以及clear函数,用于清空画板

// 绘图操作 
App.draw = function (data) {
    var originalColor = App.ctx.strokeStyle;
    App.ctx.strokeStyle = data.color;
    if (data.type == "mousedown") {
        App.ctx.beginPath();
        App.ctx.moveTo(data.x, data.y)
    } else if (data.type == "mouseup") {
        App.ctx.stroke();
        App.ctx.closePath();
        App._startedDrawing = false;
        App.socket.emit('save-data', App.whiteboard[0].toDataURL());
    } else {
        App.ctx.lineTo(data.x, data.y);
        App.ctx.stroke();
    }
    App.ctx.strokeStyle = originalColor;
};
App.clear = function () {
    App.ctx.clearRect(0, 0, App.whiteboard[0].width, App.whiteboard[0].height);
};

这个时候,就完成了鼠标路径到画布显示的路径

利用websocket同步画板

这里在服务端和客户端均是利用socket.io来实现websocket。首先在客户端js中写好连接websocket,发送笔画、接受笔画的方法。

// 建立websocket
App.socket = io('http://' + window.location.host);
// 初始化图片和色彩
App.socket.on('setup', function (color, dataUrl) {
    App.ctx.strokeStyle = color;
    if (dataUrl) {
        // 从url加载图片
        var imageObj = new Image();
        imageObj.onload = function () {
            App.ctx.drawImage(this, 0, 0);
        };
        imageObj.src = dataUrl;
    }
});
// 接受笔画信息
App.socket.on('draw', App.draw);
// 接受清除画板请求
App.socket.on('clear', App.clear);
// 发送笔画至服务端
App.socket.emit('do-the-draw', data);
// 发送画完一笔的信息至服务端
App.socket.emit('save-data', App.whiteboard[0].toDataURL());
// 发送清除画板请求
App.socket.emit('clear');

在客户端,由于socket.io是基于server进行websocket操作的,而server的架设在bin\www文件中,因此为了能够在路由中实现websocket,需要完成一个router.js→app.js→www的过程。

// eoutes\canvas.io
var imageData;
// 对不同用户给不同的颜色
var colors = [ "#CFF09E", "#A8DBA8", "#79BD9A", "#3B8686", "#0B486B" ];
var i = 0;
var IO = null;
// 这里定义了一个io函数
router.io = function(io) {
    io.on('connection', (socket) => {
        if (i == 5) i = 0;
      socket.emit('setup', colors[i++], imageData);
  
      socket.on('do-the-draw', (data) => {
        // 用户画了一笔
        socket.broadcast.emit('draw', data);
        imageData = data.imageData;
      })
  
      socket.on('clear', function() {
        // 用户清除画板
        socket.broadcast.emit('clear');
        imageData = null;
      })
  
      socket.on('save-data', (data) => {
        // 用户画完一笔
        imageData = data;
      })
    });
    IO = io;
    return io;
}

这里在路由中定义了一个对传入io进行socket操作的函数,并且将这个函数传出出去。

// app.js
// 引入路由
var canvasRouter = require('./routes/canvas')
// 引入路由中的io函数
app.canvasIO = canvasRouter.io;
// 便于在路由中响应http请求
app.use('/canvas', canvasRouter);

而app.js获得router传出的这个函数,并再次传出去

// bin\www
// 架设server
var server = http.createServer(app);
// 引入socket.io
var io = require('socket.io')(server);
// 将io传入app.js的canvasIO函数中,最终传入canvas.js的io函数中
app.canvasIO(io);

www获得app.js传出的对io进行操作的函数,并且传入server的io。这个时候,不同客户端之间就可以实时共享白板了。

添加上传画布背景功能

为了便于对某一张图片进行标记和讲解,需要添加一个上传画布背景的功能。

选用的依然是bootstrap-fileinput插件,在html中插入上传框,在上传初始化中将上传的文件格式限制为’jpg’, ‘gif’, ‘png’, ‘jpeg’。上传后,在路由中接受文件并暂存为临时文件。

//上传背景图片
router.post('/upload', function(req, res) {
    var form = new formidable.IncomingForm();
	// ...
        // formidable对象的临时路径等属性的初始化
	form.parse(req, function(err, fields, files) {
        var filepath = '';
		for (var key in files) {
                        // ...
			// 获取到临时存放的文件地址
		}
		var fileExt = filepath.substring(filepath.lastIndexOf("."));
        // 文件类型校验
		if ((".jpg.png.bmp.jpeg").indexOf(fileExt.toLowerCase()) == -1) {
                        // ...
			// 格式不对的操作
		} else {
            // ...
            //  提供格式正确的返回值,并且利用socket向所有客户端发送背景临时文件的地址
        }
    });
})

然后在客户端js中加入更换图片背景的方法

// 接受图片背景
App.socket.on('drawImage', (data) => {
    var imgObj = new Image();
    imgObj.src = '/canvas/image?path=' + data.data; // 通过url获得服务端图像临时文件
    imgObj.onload = function() {
        App.ctx.drawImage(this, 0, 0, 1280, 720); // canvas 绘制图像
    }
    $("#downblock").hide();
    // 或者直接将图像作为背景,但不推荐
    //$('#whiteboard').css("background", "url(" + data.data + ") no-repeat");
})

通过上传图片→分发图片→绘制图片的过程,所有的客户端,不论是已经打开的,还是后续打开的,都可以在画布上看见新的图片。

切换黑白板功能

切换黑白板功能只需要在预先存好黑白两个底色,然后在路由中存储一个是否为白色的变量。每次客户端点击切换黑白板的时候,将请求emit到服务端,然后服务端修改这个变量,并且在emit到所有客户端即可

保存画板功能

保存画板需要用到canvas的一个toDataURL方法,然后将获得的url下载下来

// 保存画板
$(document).ready(() => {
    $('#save').click(() => {
        downLoad(whiteboard.toDataURL("image/png"));
    })
})

function downLoad(url){
    // 创建一个新的元素,将href值设为url,并点击它
}

通过点击新建的下载元素,可以通过canvas的url,将画布转为png文件下载下来

同样地,这个简单的共享白板也可以添加更多优化,例如撤销恢复功能,添加线条、方框、箭头等基本元素的功能,以及对学生访问白板的权限管理等。

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