Android View 全解析(四) -- onDraw

在前面介绍了 onMeasure 用于确定 view 大小,onLayout 用于确定 view 的位置后,最后我们看看三大事件中最后压轴出场的 onDraw,这确定了 view 长什么模样。

onDraw 相对前面两者,涉及到的知识面非常的广。从 Canvas 提供的种类繁多的 API,到 Paint、Path 贝塞尔曲线等等高阶的工具,如果要细讲的话,估计这篇文章就得老长老长了。在这些工具的支持下,圆角按钮、复杂的下拉动画等等都手到擒来。关于这些工具的具体用法,在文末提供一些参考链接,有兴趣的同学可以去学习下。

接下来就用一些实际的例子,来给没有怎么用过自定义 View 的同学开一扇窗,看看在 onDraw 方法里面可以玩出什么样的花样。这些例子的难度由简入难,学习曲线良好。


基础操作

onDraw 方法中的参数为 canvas,这个类型为 Canvas 的实例,就是我们主要操作的对象。中文意思为画布,也很形象哈,onDraw 就是在画布上将东西画上去。那么既然是把内容画上去,那么第一件事情就是要有一个画笔。Android 提供了这样的工具,也就是 Paint 类。

Paint 提供了一些常用的 API,用于自定义画笔。

方法名 含义
setColor 设置画笔的颜色
setStrokeWidth 画笔的宽度
setStyle 画笔的类型(实心、空心、描边)
setShader 设置着色器 (渐变等效果)

接下来绘制一个正菱形。绘制菱形的话,可以直接画上去,但需要考虑角度等等复杂问题,有一个更讨巧的方法是先绘制一个正方形,然后以某个角为原点,旋转45度即可 :)

Paint paint = new Paint();
paint.setColor(Color.RED);
paint.setStyle(Paint.Style.FILL);
paint.setStrokeWidth(10F);
// 以上代码,最好在构造函数时就完成,不要在 onDraw 方法时调用
// 否则会引起内存抖动。

// 绘制正方形
canvas.drawRect(200, 200, 400, 400, paint);

// 绘制菱形,为了区分,修改下颜色
paint.setColor(Color.BLUE);
// 将坐标原点移动到顶点上
canvas.translate(200, 200);
// 以坐标原点为中心,进行旋转
canvas.rotate(45);
// 绘制菱形
canvas.drawRect(0, 0, 200, 200, paint);

效果如图


绘制操作

首先我们绘制一个简单的背景图,这也是 Canvas 提供的基础功能,包含有重载的多个 drawBitmap 接口。如果没有什么特殊需求,可以调用 drawBitmap(Bitmap bitmap, Matrix matrix, Paint paint) 方法。简单的示例代码如下,这样图片就出现在画布的左上角了。

Bitmap bgBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.spring);
canvas.drawBitmap(bgBitmap, new Matrix(), new Paint());

绘制图片

接下来,我们尝试再画一个三角形,学习如何绘制路径。绘制与路径相关的内容,需要用到 Path 这个工具。Path 有许多高阶的用法,例如贝塞尔曲线,在接下来的章节中将简单地进行叙述,这里先只绘制直线。

Paint paint = new Paint();
paint.setStrokeWidth(10F);
paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
paint.setColor(Color.BLACK);
paint.setStrokeJoin(Paint.Join.ROUND);

Path path = new Path();
path.lineTo(0, 200);
path.lineTo(200, 200);
path.close();

canvas.drawPath(path, paint);

直角三角形

path 关于直线的操作,主要是两个 moveTo 和 lineTo,moveTo 移动下一次绘制操作开始的起点,例如 moveTo(20,20),那么下一次操作就从(20,20) 这里开始。而 lineTo 就更加直接一点,直接在设定的起点(默认为(0,0))开始,到指定的结束为止绘制一条直线。

在一些参考博客中, 发现他们在 onDraw 中通过绘制不同的 Path 来达到动画的效果,再通过 handler postMessage 的方式来进行动画步骤时间的分配。但我不是很推荐这样的做法,这种情况下 onDraw 方法承担了太多的责任,动画的逻辑应该和这个区分开来。其实 Android 本身提供的动画机制以外,还有 AnimationDrawable 这个很方便的工具来通过 xml 来实现动画。

现在在上面的背景图片上绘制一个会动的飞鸟,效果如下图所示:

fly bird

代码实现主要是三个 XML 文件,其中这里使用了 Vector(矢量图)(有兴趣的同学可以看看这个链接)。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        android:width="18dp"
        android:height="9dp"
        android:viewportHeight="9"
        android:viewportWidth="18">
    <path
        android:name="bird"
        android:pathData="M2,4c3,-1 6,-1.5 7,2c1,-3.5 4,-3 7,-2"
        android:strokeColor="#20416b"
        android:strokeLineCap="round"
        android:strokeLineJoin="round"
        android:strokeMiterLimit="1.41421"
        android:strokeWidth="2"/>
</vector>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<objectAnimator
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:duration="500"
    android:interpolator="@android:anim/accelerate_interpolator"
    android:propertyName="pathData"
    android:repeatCount="infinite"
    android:repeatMode="reverse"
    android:valueFrom="M2,4c3,-1 6,-1.5 7,2c1,-3.5 4,-3 7,-2"
    android:valueTo="M4,7c3,-1 4,-4.5 5,-1c1,-3.5 2,0 5,1"
    android:valueType="pathType"/>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<animated-vector
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:drawable="@drawable/bird_up_and_down">
    <target
        android:name="bird"
        android:animation="@animator/fly"/>
</animated-vector>

贝塞尔曲线

前面提到 Path 可以表达直线和曲线(实际上直线也是曲线的一种),曲线千变万化,东绕西拐的,有没有一种方式可以去涵盖所有的平面曲线了?有的,答案就是贝塞尔曲线

贝塞尔曲线于1962,由法国工程师皮埃尔·贝塞尔所广泛发表,他运用贝塞尔曲线来为汽车的主体进行设计。贝塞尔曲线最初由Paul de Casteljau于1959年运用de Casteljau演算法开发,以稳定数值的方法求出贝兹曲线。 在计算机图形学中贝赛尔曲线的运用也很广泛,Photoshop中的钢笔效果,Flash5的贝塞尔曲线工具,在软件GUI开发中一般也会提供对应的方法来实现贝赛尔曲线。

发现很难找到除了数学公式以外,对贝塞尔曲线进行精确定义的方式。下面借用下这篇博客中http://www.html-js.com/article/1628 的示意图,对贝塞尔曲线进行粗略的讲解。

假设,我们有三个点,现在来绘制通过这三个点确定下来的贝塞尔曲线。

贝塞尔-step1

我们随便在 AB 线段上找一个点 D,同时在 BC 上找一点 E,使得 AD/AB = BE/BC,如下图所示

贝塞尔-step2

这时候,链接 DE 两点,在这条链接线上在找一点 F,使得 DF/DE = AD/AB = BE/BC

贝塞尔-step3

上诉就是每个点的确定过程,如果对 AB 线段上的每一个点都进行同样的操作,那么就能得到许多 F 点,最后将这些 F 点链接起来,得到的就是 ABC 三个点对应的贝塞尔曲线。

贝塞尔-step4

博文还给出了一个过程的展示动画,非常的用心呀。

效果展示

对于 3阶、4阶或者更高阶的贝塞尔曲线,操作是类似的,不过是需要操作的点更多了而已。接下来,我们通过实际的例子,来演示下如何使用贝塞尔曲线,这次的例子是绘制波浪线。

波浪

public class WaveView extends View {

  private static final int STEP = 8;
  private static final int COUNT = 5;
  private static final int WAVE_LENGTH = 200;
  private static final int MAX_OFFSET = 200;
  private int offset = 0;

  public WaveView(Context context) {
    this(context, null);
  }

  public WaveView(Context context, AttributeSet attrs) {
    this(context, attrs, 0);
  }

  public WaveView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
    super(context, attrs, defStyleAttr);
    final ScheduledExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        getHandler().post(new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
            if (offset > MAX_OFFSET) {
              offset = 0;
            }
            offset += STEP;
            invalidate();
          }
        });
      }
    }, 300, 200, TimeUnit.MILLISECONDS);
  }

  @Override
  protected void onDraw(Canvas canvas) {

    Paint paint = new Paint();
    paint.setStrokeWidth(5F);
    paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
    paint.setColor(Color.BLUE);
    paint.setStrokeJoin(Paint.Join.ROUND);

    Path path = new Path();
    path.moveTo(offset, 200);
    for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
      int randomHeight = new Random().nextInt(50) + 50;
      path.cubicTo(
          (i + 1F / 3) * WAVE_LENGTH + offset, 200 - randomHeight,
          (i + 2F / 3) * WAVE_LENGTH + offset, 200 + randomHeight,
          (i + 1) * WAVE_LENGTH + offset, 200);
    }

    canvas.drawPath(path, paint);

    super.onDraw(canvas);
  }
}

代码也是非常的简单,首先通过 cubicTo 生成波浪,cubic 函数中的前两个函数分别是两个控制点,我们将两个控制点分别置于水平线上下两个地方,这样就能生成一条波浪线。其次在使得每次波浪都便宜固定值,形成涌动的效果。最后为了一个更好的效果,给波浪振动的高度上加上一个随机数。

贝塞尔曲线能提供的功能原不只这些,更多姿势大家就自行解锁了哦 :)


参考文献

  1. http://www.gcssloop.com/customview/CustomViewIndex
  2. https://developer.android.com/training/custom-views/custom-drawing.html
  3. http://jeremie-martinez.com/2016/09/15/train-animations/
  4. https://developer.android.com/guide/topics/graphics/2d-graphics.html

文档信息


Published: October 28 2016