Android自定義View實現繪製水波浪溫度刻度表

2022-11-27 14:01:32

前言

之前的繪製圓環，我們瞭解瞭如何繪製想要的形狀和進度的一些特點，那麼此篇文章我們更近一步，繪製一個稍微複雜一點的刻度與波浪。來一起復習一下Android的繪製。

相對應的這種型別的自定義View網上並不少見，但是如果我們要做一些個性化的效果，最好還是自己繪製一份，也相對的比較容易控制效果，如果想實現上面的效果，我們一般來說分為以下幾個步驟：

重寫測量方法，確保它是一個正方形
繪製刻度
繪製中心的圓與文字
水波紋的動畫
設定進度與動畫，一起動起來

思路我們已經有了，下面一步一步的來實現吧。

話不多說，Let's go

1、onMeasure重新測量

之前的圓環進度，我們並沒有重寫 onMeasure 方法，而是在佈局中指定為固定的寬高，其實相容性和健壯性並不好，萬一寫錯了就會變形導致顯示異常。

最好的辦法是不管xml中設定為什麼值，這裡都能保證為一個正方形，要麼是取寬度為準，讓高度和寬度一致，要麼就是寬度高度取最大值，讓他們保持一致。由於我們是豎屏的應用，所以我就取寬度為準，讓高度和寬度一致。

前面我們只是講了 onDraw 並沒有講到 onMeasure , 這裡簡單的說一下。

我們為什麼要重寫 onMeasure ？

為了自定義View尺寸的規則，如果你的自定義View的尺寸是根據父控制元件行為一致，就不需要重寫onMeasure()方法。
如果不重寫onMeasure方法，那麼自定義view的尺寸預設就和父控制元件一樣大小，當然也可以在佈局檔案裡面寫死寬高，而重寫該方法可以根據自己的需求設定自定義view大小。

一般來說我們重寫的 onMeasure 長這樣：

 override fun onMeasure(widthMeasureSpec: Int, heightMeasureSpec: Int) {
    super.onMeasure(widthMeasureSpec,heightMeasureSpec)
}

widthMeasureSpec ，heightMeasureSpec 並不是真正的寬高，看名字就知道，它只是寬高測量的規格，我們通過 MeasureSpec 的一些靜態方法，通過它們拿到一些資訊。

static int getMode(int measureSpec):根據提供的測量值(規格)提取模式(上述三個模式之一)

測量的 Model 一共有三種

UNSPECIFIED(未指定),父元素部隊自元素施加任何束縛，子元素可以得到任意想要的大小;
EXACTLY(完全)，父元素決定自元素的確切大小，子元素將被限定在給定的邊界裡而忽略它本身大小；
AT_MOST(至多)，子元素至多達到指定大小的值。

我們常用的就是 EXACTLY 和 AT_MOST ，EXACTLY 對應的就是我們設定的match_parent或者300這樣的精確值，而 AT_MOST 對應的就是wrap_content。

static int getSize(int measureSpec):根據提供的測量值(規格)提取大小值(這個大小也就是我們通常所說的大小)

通過此方法就能獲取控制元件的寬度和高度值。

static int makeMeasureSpec(int size,int mode):根據提供的大小值和模式建立一個測量值(規格)

通過具體的寬高和model，建立對應的寬高測量規格，用於確定View的測量

而 onMeasure 的最終設定確定寬度的測量有兩種方式，

setMeasuredDimension(width, height)
super.onMeasure(widthMeasureSpec,heightMeasureSpec）

實戰：

比如我們的自定義溫度刻度View，我們整個View要確保一個正方形，那麼就拿到寬度，設定同樣的高度，然後確定測量，流程如下：

    //重新測量
    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

        //獲取控制元件的寬度，高度
        int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
        int newWidthMeasureSpec = widthMeasureSpec;

        //如果沒有指定寬度，預設給200寬度
        if (widthMode != MeasureSpec.EXACTLY) {
            newWidthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(200, MeasureSpec.EXACTLY);
        }

        //獲取到最新的寬度
        int width = MeasureSpec.getSize(newWidthMeasureSpec) - getPaddingLeft() - getPaddingRight();

        //我們要的是矩形，不管高度是多高，讓它總是和寬度一致
        int height = width;

        centerPosition.x = width / 2;
        centerPosition.y = height / 2;
        radius = width / 2f;
        mRectF.set(0f, 0f, width, height);


        //最後設定生效-下面兩種方式都可以
        // setMeasuredDimension(width, height);

        super.onMeasure(
                MeasureSpec.makeMeasureSpec(width, MeasureSpec.EXACTLY),
                MeasureSpec.makeMeasureSpec(height, MeasureSpec.EXACTLY)
        );

    }

這裡有詳細的註釋，大致實現的效果如下：

2、繪製刻度

由於原本的 Canvas 內部沒有繪製刻度這麼一說，所以我們只能用繪製線條的方式，就是 drawLine 方法。

為了瞭解到座標系和方便實現，我們可以先繪製一個圓環，定位我們刻度需要繪製的位置。

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        //畫圓環
        canvas.drawArc(
                mRectF.left + 2f, mRectF.top + 2f, mRectF.right - 2f, mRectF.bottom - 2f,
                mStartAngle, mSweepAngle, false, mDegreeCirPaint
        );
    }

這個圓環是之前講到過了，就不過多贅述了，實現效果如下：

由於開始繪製的地方在左上角位置，我們要移動到圓的中心點開始繪製，也就是紅色點移動到藍色點。

我們就需要x軸和y軸做一下偏移 canvas.translate(radius, radius);

預設的 drawLine 都是橫向繪製，我們想要實現效果圖的效果，就需要旋轉一下畫筆，也就是用到 canvas.rotate(rotateAngle);

那麼旋轉多少了，如果說最底部是90度，我們的起始角度是120度開始的，我們就起始旋轉30度。後面每一次旋轉就按照百分比來，比如我們100度的溫度，那麼就相當於要畫100個刻度，我們就用需要繪製的角度除以100，就是每一個刻度的角度。

具體的刻度實現程式碼：

    private float mStartAngle = 120f;  // 圓弧的起始角度
    private float mSweepAngle = 300f; //繪製的起始角度和滑過角度(繪製300度)
    private float mTargetAngle = 300f;  //刻度的角度(根據此計算需要繪製有色的進度)

    private void drawDegreeLine(Canvas canvas) {
        //先儲存
        canvas.save();

        // 移動畫布
        canvas.translate(radius, radius);
        // 旋轉座標系,需要確定旋轉角度
        canvas.rotate(30);

        // 每次旋轉的角度
        float rotateAngle = mSweepAngle / 100;
        // 累計疊加的角度
        float currentAngle = 0;
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

            if (currentAngle <= mTargetAngle && mTargetAngle != 0) {
                // 計算累計劃過的刻度百分比
                float percent = currentAngle / mSweepAngle;

                //動態的設定顏色
                mDegreelinePaint.setColor(evaluateColor(percent, Color.GREEN, Color.RED));

                canvas.drawLine(0, radius, 0, radius - 20, mDegreelinePaint);

                // 畫過的角度進行疊加
                currentAngle += rotateAngle;

            } else {
                mDegreelinePaint.setColor(Color.WHITE);
                canvas.drawLine(0, radius, 0, radius - 20, mDegreelinePaint);
            }

            //畫完一個刻度就要旋轉移動位置
            canvas.rotate(rotateAngle);
        }

        //再恢復
        canvas.restore();

    }

加上圓環與刻度的效果圖：

3. 設定刻度動畫

前面的一篇我們使用的是屬性動畫不停的繪製從而實現進度的效果，那麼這一次我們使用定時任務的方式也是可以實現動畫的效果。

由於我們之前的 drawDegreeLine 方法內部控制繪製進度的變數就是 targetAngle 來控制的，所以我們通過入口方法設定溫度的時候通過定時任務的方式來控制。

程式碼如下：

    //動畫狀態
    private boolean isAnimRunning;
    // 手動實現越來越慢的效果
    private int[] slow = {10, 10, 10, 8, 8, 8, 6, 6, 6, 6, 4, 4, 4, 4, 2};
    // 動畫的下標
    private int goIndex = 0;

    //設定溫度，入口的開始
    public void setupTemperature(float temperature) {
        mCurPercent = 0f;
        totalAngle = (temperature / 100) * mSweepAngle;
        targetAngle = 0f;
        mCurPercent = 0f;
        mCurTemperature = "0.0";
        mWaveUpValue = 0;

        startTimerAnim();
    }

      //使用定時任務做動畫
    private void startTimerAnim() {

        if (isAnimRunning) {
            return;
        }

        mAnimTimer = new Timer();
        mAnimTimer.schedule(new TimerTask() {

            @Override
            public void run() {

                isAnimRunning = true;
                targetAngle += slow[goIndex];
                goIndex++;
                if (goIndex == slow.length) {
                    goIndex--;
                }
                if (targetAngle >= totalAngle) {
                    targetAngle = totalAngle;
                    isAnimRunning = false;
                    mAnimTimer.cancel();
                }

                // 計算的溫度
                mCurPercent = targetAngle / mSweepAngle;
                mCurTemperature = mDecimalFormat.format(mCurPercent * 100);

                // 水波紋的高度
                mWaveUpValue = (int) (mCurPercent * (mSmallRadius * 2));

                postInvalidate();
            }
        }, 250, 30);

    }

那麼刻度動畫的效果如下：

4. 繪製中心的圓與文字

我們再動畫中記錄動畫的百分比進度，和動畫當前的溫度。

    ...    
    // 計算的溫度
    mCurPercent = targetAngle / mSweepAngle;
    mCurTemperature = mDecimalFormat.format(mCurPercent * 100);

    postInvalidate();

    ...

我們記錄一下小圓的半徑和文字的畫筆資源

   private float mSmallRadius = 0f;
    private Paint mTextPaint;
    private Paint mSmallCirclePaint;
    private float mCurPercent = 0f;  //進度
    private String mCurTemperature = "0.0";
    private DecimalFormat mDecimalFormat;

    private void init() {
        ...

        mTextPaint = new Paint();
        mTextPaint.setAntiAlias(true);
        mTextPaint.setTextAlign(Paint.Align.CENTER);
        mTextPaint.setColor(Color.WHITE);

        mSmallCirclePaint = new Paint();
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        ...

        //畫小圓
        drawSmallCircle(canvas, evaluateColor(mCurPercent, Color.GREEN, Color.RED));

        //畫中心的圓與文字
        drawTemperatureText(canvas);

    }

具體的文字與小圓的繪製

    private void drawSmallCircle(Canvas canvas, int evaluateColor) {
        mSmallCirclePaint.setColor(evaluateColor);
        mSmallCirclePaint.setAlpha(65);
        canvas.drawCircle(centerPosition.x, centerPosition.y, mSmallRadius, mSmallCirclePaint);
    }

    private void drawTemperatureText(Canvas canvas) {

        //提示文字
        mTextPaint.setTextSize(mSmallRadius / 6f);
        canvas.drawText("當前溫度", centerPosition.x, centerPosition.y - mSmallRadius / 2f, mTextPaint);

        //溫度文字
        mTextPaint.setTextSize(mSmallRadius / 2f);
        canvas.drawText(mCurTemperature, centerPosition.x, centerPosition.y + mSmallRadius / 4f, mTextPaint);

        //繪製單位
        mTextPaint.setTextSize(mSmallRadius / 6f);
        canvas.drawText("°C", centerPosition.x + (mSmallRadius / 1.5f), centerPosition.y, mTextPaint);

    }

由於進度和溫度都是動畫在 invalidate 之前賦值的，所以我們的文字和小圓天然就支援動畫的效果了。

效果如下：

5. 水波紋動畫

水波紋的效果，我們不能直接用 Canvas 來繪製，我們可以用刻度的方法用 drawLine的方式來繪製，如何繪製呢？相信大家也有了解，就是正弦函數了。

由於我們的效果是兩個水波紋相互疊加起起伏伏的效果，所以我們定義兩個函數。

總體的思路是：我們定義兩個陣列來管理我們的Y軸的值，通過正弦函數給Y軸賦值，然後在drawLine的時候取出對應的x軸的y值就可以繪製出來。

x軸其實就是我們的控制元件寬度，我們先用一個陣列儲存起來

    private float[] mFirstWaterLine;
    private float[] mSecondWaterLine;

     @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

        //獲取控制元件的寬度，高度
        int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
        int newWidthMeasureSpec = widthMeasureSpec;

        //如果沒有指定寬度，預設給200寬度
        if (widthMode != MeasureSpec.EXACTLY) {
            newWidthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(200, MeasureSpec.EXACTLY);
        }

        //獲取到最新的寬度
        int width = MeasureSpec.getSize(newWidthMeasureSpec) - getPaddingLeft() - getPaddingRight();

        //我們要的是矩形，不管高度是多高，讓它總是和寬度一致
        int height = width;
        

        mFirstWaterLine = new float[width];
        mSecondWaterLine = new float[width];


        super.onMeasure(
                MeasureSpec.makeMeasureSpec(width, MeasureSpec.EXACTLY),
                MeasureSpec.makeMeasureSpec(height, MeasureSpec.EXACTLY)
        );

    }

然後我們再繪製之前就先對x軸對應的y值賦值，然後繪製的時候就取出對應的y值來 drawLine，具體的程式碼如下：

動畫的時候先對橫向運動和垂直運動的變數做一個賦值：

    private int mWaveUpValue = 0;
    private float mWaveMoveValue = 0f;


    //使用定時任務做動畫
    private void startTimerAnim() {

        if (isAnimRunning) {
            return;
        }
        mAnimTimer = new Timer();
        mAnimTimer.schedule(new TimerTask() {

            @Override
            public void run() {
         
                ...

                // 計算的溫度
                mCurPercent = targetAngle / mSweepAngle;
                mCurTemperature = mDecimalFormat.format(mCurPercent * 100);

                // 水波紋的高度
                mWaveUpValue = (int) (mCurPercent * (mSmallRadius * 2));

                postInvalidate();
            }
        }, 250, 30);

    }

    public void moveWaterLine() {
        mWaveTimer = new Timer();
        mWaveTimer.schedule(new TimerTask() {

            @Override
            public void run() {
                mWaveMoveValue += 1;
                if (mWaveMoveValue == 100) {
                    mWaveMoveValue = 1;
                }
                postInvalidate();
            }
        }, 500, 200);
    }

拿到了對應的變數值之後，然後開始繪製：

 /**
     * 繪製水波
     */
    private void drawWaterWave(Canvas canvas, int color) {

        int len = (int) mRectF.right;

        // 將週期定為view總寬度
        float mCycleFactorW = (float) (2 * Math.PI / len);

        // 得到第一條波的峰值
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            mFirstWaterLine[i] = (float) (10 * Math.sin(mCycleFactorW * i + mWaveMoveValue) - mWaveUpValue);
        }
        // 得到第一條波的峰值
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            mSecondWaterLine[i] = (float) (15 * Math.sin(mCycleFactorW * i + mWaveMoveValue + 10) - mWaveUpValue);
        }

        canvas.save();

        // 裁剪成圓形區域
        Path path = new Path();
        path.addCircle(len / 2f, len / 2f, mSmallRadius, Path.Direction.CCW);
        canvas.clipPath(path);
        path.reset();

        // 將座標系移到底部
        canvas.translate(0, centerPosition.y + mSmallRadius);

        mSmallCirclePaint.setColor(color);

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            canvas.drawLine(i, mFirstWaterLine[i], i, len, mSmallCirclePaint);
        }
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            canvas.drawLine(i, mSecondWaterLine[i], i, len, mSmallCirclePaint);
        }

        canvas.restore();

    }

一個是對Y軸賦值，一個是取出x軸對應的y軸進行繪製，這裡需要注意的是我們裁剪出了一個小圓的圖形，並且覆蓋在小圓上面實現出效果圖的樣子。

執行的效果如下：

要記得對定時器進行資源你的關閉哦。

    @Override
    protected void onDetachedFromWindow() {
        super.onDetachedFromWindow();
        if (mWaveTimer != null) {
            mWaveTimer.cancel();
        }
        if (mAnimTimer != null && isAnimRunning) {
            mAnimTimer.cancel();
        }
    }

使用的時候我們只需要設定溫度即可開始動畫。

       findViewById<View>(R.id.set_progress).click {

           val temperatureView = findViewById<TemperatureView>(R.id.temperature_view)
            temperatureView .setupTemperature(70f)
        }

後記

由於是自用客製化的，本人也比較懶，所以並沒有對一些設定的屬性做自定義屬性的抽取，比如圓環的間距，大小，顏色，波紋的間距，動畫的快慢等等。

內部加了一點點測量的用法，但是主要還是繪製的流程，基本上把常用的幾種繪製方式都用到了。以後有類似的效果大家也可以按需修改即可。

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