使用 plot 绘制图表

作为一个程序员,很多时候虽然我喜欢盯着 console 输出的一堆数字看一些系统变化指标,但俗话说,一图胜千言,如果能自动的将很多数据生成图表展示,会更加清晰明了,而且能直接从变化的曲线上面得知更多的信息。这也就是我特别喜欢 Prometheus + Grafana 的原因。

但很多项目,尤其是临时的一些测试项目,我不可能为了看一个数据图表就搭建一套 Prometheus + Grafana 系统,那样效率太低,更多时候,我还是希望能有一个更简单的工具将一些数据展示出来。

幸运的是,我们可以通过 plot 非常方便的做到。plot 是一个用 Go 语言实现的绘图库,我们可以通过它绘制非常丰富的图表,并且可以输出成多种格式。另外,plot 还提供了非常方便的 interface,我们可以通过它来定制自己的图表。

简单示例

我们可以通过 plot 自己提供的 plotutil 工具绘制简单的图形。

Line and Points

因为最近刚在看可汗学院的微观经济学,所以就以 price 和 quantity demand 来作为第一个例子,价格和需求数量通常是成反比的关系,绘制的图形应该是一条下降的曲线。为了简化代码行数,这里特意去掉了错误处理。

import (
 "github.com/gonum/plot"
 "github.com/gonum/plot/plotter"
 "github.com/gonum/plot/plotutil"
 "github.com/gonum/plot/vg"
)
func main() {
 p, _ := plot.New()
 p.Title.Text = "Hello Price"
 p.X.Label.Text = "Quantity Demand"
 p.Y.Label.Text = "Price"
 points := plotter.XYs{
 {2.0, 60000.0},
 {4.0, 40000.0},
 {6.0, 30000.0},
 {8.0, 25000.0},
 {10.0, 23000.0},
 }
 plotutil.AddLinePoints(p, points)
 p.Save(4*vg.Inch, 4*vg.Inch, "price.png")
}

执行之后,我们就能可以得到一个命名为 price 的 png 文件,看起来就是这样的:

Histograms

在用 Prometheus 和 Grafana 的时候,我其实对一些 histogram 的 metric 的展示不怎么满意,因为 Grafana 的 X 轴是时间相关的,所以并不能展示柱状图,只能使用 histogram_quantile 或者其他函数得到相关的变化曲线,用 plot 则可以非常方便的将 Prometheus 的数据拿出来画图。

一个简单的例子:

import (
 "github.com/gonum/plot"
 "github.com/gonum/plot/plotter"
 "github.com/gonum/plot/vg"
)
func main() {
 p, _ := plot.New()
 p.Title.Text = "Histogram"
 bins := plotter.XYs{
 {10, 10},
 {20, 20},
 {30, 50},
 {40, 20},
 {50, 10},
 }
 h, _ := plotter.NewHistogram(bins, 5)
 p.Add(h)
 p.Save(4*vg.Inch, 4*vg.Inch, "histogram.png")
}

柱状图如下:

自定制 Plotter

Plotter

除了使用 plot 提供的图表之外,我们还可以非常方便定制自己的图表。这里我们简单的画一个边长为 20 的正方形。首先定义 Sqaures:

type Squares struct {
 plotter.XYs
}

Squares 里面就只有一批 points,用来表示各个正方形的中心 point。然后我们实现 Plotter 的 Plot 函数,如下:

func (s *Squares) Plot(c draw.Canvas, plt *plot.Plot) {
 trX, trY := plt.Transforms(&c)
 c.SetColor(color.RGBA{R: 196, B: 128, A: 255})
 r := vg.Length(10.0)
 for _, p := range s.XYs {
 p1 := vg.Point{trX(p.X) - r, trY(p.Y) - r}
 p2 := vg.Point{trX(p.X) - r, trY(p.Y) + r}
 p3 := vg.Point{trX(p.X) + r, trY(p.Y) + r}
 p4 := vg.Point{trX(p.X) + r, trY(p.Y) - r}
 var p vg.Path
 p.Move(p1)
 p.Line(p2)
 p.Line(p3)
 p.Line(p4)
 p.Line(p1)
 p.Close()
 c.Fill(p)
 }
}

上面的 Plot 函数里面,我们使用 plt.Transforms(&c) ,得到两个转换函数,能够将后面正方形的 point 转换到实际的 canvas 的 point 上面。

func main() {
 points := plotter.XYs{
 {2, 2},
 {4, 4},
 {6, 6},
 {8, 8},
 {10, 10},
 }
 s := Squares{points}
 p, _ := plot.New()
 p.Title.Text = "Squares"
 p.X.Label.Text = "X"
 p.Y.Label.Text = "Y"
 p.X.Min = 0
 p.X.Max = 20
 p.Y.Min = 0
 p.Y.Max = 20
 p.Add(&s)
 p.Save(4*vg.Inch, 4*vg.Inch, "squares.png")
}

创建一个 Sqaures,然后执行,得到图表:

DataRanger

在上面的例子中,我们使用了类似 p.X.Min = 0, p.X.Max = 20 的方式来设置整个图表的范围,但实际我们更希望能动态的调整,因为我们不可能预估到实际的范围到底有多大,这里可以使用 DataRange 来实现:

func (s *Squares) DataRange() (float64, float64, float64, float64) {
 return plotter.XYRange(s.XYs)
}

得到图表如下:

GlyphBoxer

虽然通过 DataRange 能解决范围的问题,但我们又发现,一些正方形在边界上面被切掉了,这主要是因为我们是以正方形的中心绘制的,一个解决方法就是 DataRange 返回更大的区间,能够覆盖掉整个正方向。但另一个更好的办法就是使用 GlyphBoxes,用来显示的告诉要绘制的图表的位置和大小。

func (s *Squares) GlyphBoxes(plt *plot.Plot) []plot.GlyphBox {
 boxes := make([]plot.GlyphBox, len(s.XYs))
 r := vg.Length(10.0)
 for i, p := range s.XYs {
 boxes[i].X = plt.X.Norm(p.X)
 boxes[i].Y = plt.Y.Norm(p.Y)
 boxes[i].Rectangle = vg.Rectangle{
 Min: vg.Point{X: -r, Y: -r},
 Max: vg.Point{X: +r, Y: +r},
 }
 }
 return boxes
}

现在看起来就是这样了:

后记

可以看到,使用 plot,我们可以非常方便的绘制图表。当然,plot 的功能远远不止上面说的那么简单,譬如我们可以直接获取 Prometheus 的数据然后绘图,在发送给 Slack,或者画一个 PieChart。

后面,我们也会考虑在一些内部的系统上面使用 plot,譬如性能测试框架,每次提交之后,跑很多性能测试,收集到每次的性能测试结果,使用 plot 绘图展示等等。

本文来自:简书

感谢作者:siddontang

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