Android 自定义View探索——画布绘制

Canvas的常用操作

绘制颜色 drawColor, drawRGB, drawARGB 使用单一颜色填充整个画布
绘制基本形状 drawPoint, drawPoints, drawLine, drawLines, drawRect, drawRoundRect, drawOval, drawCircle, drawArc 依次为 点、线、矩形、圆角矩形、椭圆、圆、圆弧
绘制图片 drawBitmap, drawPicture 绘制位图和图片
绘制文本 drawText, drawPosText, drawTextOnPath 依次为 绘制文字、绘制文字时指定每个文字位置、根据路径绘制文字
绘制路径 drawPath 绘制路径，绘制贝塞尔曲线时也需要用到该函数
顶点操作 drawVertices, drawBitmapMesh 通过对顶点操作可以使图像形变，drawVertices直接对画布作用、 drawBitmapMesh只对绘制的Bitmap作用
画布剪裁 clipPath, clipRect 设置画布的显示区域
画布快照 save, restore, saveLayerXxx, restoreToCount, getSaveCount 依次为 保存当前状态、 回滚到上一次保存的状态、 保存图层状态、 回滚到指定状态、 获取保存次数
画布变换 translate, scale, rotate, skew 依次为 位移、缩放、 旋转、错切
Matrix(矩阵) getMatrix, setMatrix, concat 实际上画布的位移，缩放等操作的都是图像矩阵Matrix， 只不过Matrix比较难以理解和使用，故封装了一些常用的方法。

Canvas基本操作

为什么要有画布操作？

画布操作可以帮助我们用更加容易理解的方式制作图形。

例如： 从坐标原点为起点，绘制一个长度为20dp，与水平线夹角为30度的线段怎么做？

按照我们通常的想法(被常年训练出来的数学思维)，就是先使用三角函数计算出线段结束点的坐标，然后调用drawLine即可。

然而这是否是被固有思维禁锢了？

假设我们先绘制一个长度为20dp的水平线，然后将这条水平线旋转30度，则最终看起来效果是相同的，而且不用进行三角函数计算，这样是否更加简单了一点呢？

合理的使用画布操作可以帮助你用更容易理解的方式创作你想要的效果，这也是画布操作存在的原因。

PS: 所有的画布操作都只影响后续的绘制，对之前已经绘制过的内容没有影响。

位移(translate)

translate是坐标系的移动，可以为图形绘制选择一个合适的坐标系。 请注意，位移是基于当前位置移动，而不是每次基于屏幕左上角的(0,0)点移动。

// 省略了创建画笔的代码

// 在坐标原点绘制一个黑色圆形
mPaint.setColor(Color.BLACK);
canvas.translate(200,200);
canvas.drawCircle(0,0,100,mPaint);

// 在坐标原点绘制一个蓝色圆形
mPaint.setColor(Color.BLUE);
canvas.translate(200,200);
canvas.drawCircle(0,0,100,mPaint);

我们首先将坐标系移动一段距离绘制一个圆形，之后再移动一段距离绘制一个圆形，两次移动是可叠加的。

缩放(scale)

public void scale (float sx, float sy)

public final void scale (float sx, float sy, float px, float py)

这两个方法中前两个参数是相同的分别为x轴和y轴的缩放比例。而第二种方法比前一种多了两个参数，用来控制缩放中心位置的。

缩放比例(sx,sy)取值范围详解：
[-∞, -1) 先根据缩放中心放大n倍，再根据中心轴进行翻转
-1 根据缩放中心轴进行翻转
(-1, 0) 先根据缩放中心缩小到n，再根据中心轴进行翻转
0 不会显示，若sx为0，则宽度为0，不会显示，sy同理
(0, 1) 根据缩放中心缩小到n
1 没有变化
(1, +∞) 根据缩放中心放大n倍

如果在缩放时稍微注意一下就会发现缩放的中心默认为坐标原点,而缩放中心轴就是坐标轴

// 将坐标系原点移动到画布正中心
canvas.translate(mWidth / 2, mHeight / 2);

RectF rect = new RectF(0,-400,400,0);   // 矩形区域

mPaint.setColor(Color.BLACK);           // 绘制黑色矩形
canvas.drawRect(rect,mPaint);

canvas.scale(0.5f,0.5f);                // 画布缩放

mPaint.setColor(Color.BLUE);            // 绘制蓝色矩形
canvas.drawRect(rect,mPaint);

下面来画个同心圆

package com.zbd.viewtest;

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.util.Log;
import android.view.View;

public class CircleView extends View {

    private int mWidth;
    private int mHight;

    Paint paint = new Paint();

    public CircleView(Context context) {
        super(context);
        initPaint();
    }

    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        mHight = h;
        mWidth = w;
    }

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

        canvas.translate(mWidth/2,mHight/2);

        for (int i = 0;i < 20;i++){
            canvas.drawCircle(0,0,mWidth/2,paint);
            canvas.scale(0.8f,0.8f,0,0);
            Log.v("draw","OK");
        }
    }

    public void initPaint(){
        paint.setColor(Color.BLACK);
        paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        paint.setAntiAlias(true);
        paint.setStrokeWidth(2f);
    }


}

旋转(rotate)

旋转提供了两种方法：

public void rotate (float degrees)

public final void rotate (float degrees, float px, float py)

同样，第二个多出来的方法是控制旋转中心点

但默认的还是坐标原点

// 将坐标系原点移动到画布正中心
canvas.translate(mWidth / 2, mHeight / 2);

RectF rect = new RectF(0,-400,400,0);   // 矩形区域

mPaint.setColor(Color.BLACK);           // 绘制黑色矩形
canvas.drawRect(rect,mPaint);

canvas.rotate(180);                     // 旋转180度 <-- 默认旋转中心为原点

mPaint.setColor(Color.BLUE);            // 绘制蓝色矩形
canvas.drawRect(rect,mPaint);

下面来做个好玩的圆环吧

package com.zbd.viewtest;

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.view.View;


public class CircleView2 extends View {
    public CircleView2(Context context) {
        super(context);
        initPaint();
    }

    private int mHeight;
    private int mWidth;

    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        mWidth = w;
        mHeight = h;
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.translate(mWidth/2,mHeight/2);
        canvas.drawCircle(0,0,mWidth/2-40f,paint);
        canvas.drawCircle(0,0,mWidth/2-80f,paint);

        for (int i = 0;i < 36;i++){
            canvas.drawLine(0,mWidth/2-40f,0,mWidth/2-80f,paint);
            canvas.rotate(10);
        }
    }

    private Paint paint = new Paint();
    private void initPaint(){
        paint.setColor(Color.BLACK);
        paint.setAntiAlias(true);
        paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        paint.setStrokeWidth(5f);
    }
}

错切(skew)

skew这里翻译为错切，错切是特殊类型的线性变换。

错切只提供了一种方法：

public void skew (float sx, float sy)

参数含义：
float sx:将画布在x方向上倾斜相应的角度，sx倾斜角度的tan值，
float sy:将画布在y轴方向上倾斜相应的角度，sy为倾斜角度的tan值.

在变换之后：

X = x + sx * y
Y = sy * x + y

快照(save)和回滚(restore)

画布的操作是不可逆的，而且很多画布操作会影响后续的步骤，例如第一个例子，两个圆形都是在坐标原点绘制的，而因为坐标系的移动绘制出来的实际位置不同。所以会对画布的一些状态进行保存和回滚。

save 把当前的画布的状态进行保存，然后放入特定的栈中
saveLayerXxx 新建一个图层，并放入特定的栈中
restore 把栈中最顶层的画布状态取出来，并按照这个状态恢复当前的画布
restoreToCount 弹出指定位置及其以上所有的状态，并按照指定位置的状态进行恢复
getSaveCount 获取栈中内容的数量(即保存次数)

Q：什么是画布和图层？
A：实际上我们看到的画布是由多个图层构成的，如下图

实际上我们之前讲解的绘制操作和画布操作都是在默认图层上进行的。
在通常情况下，使用默认图层就可满足需求，但是如果需要绘制比较复杂的内容，如地图(地图可以有多个地图层叠加而成，比如：政区层，道路层，兴趣点层)等，则分图层绘制比较好一些。
你可以把这些图层看做是一层一层的玻璃板，你在每层的玻璃板上绘制内容，然后把这些玻璃板叠在一起看就是最终效果。

SaveFlags：
ALL_SAVE_FLAG 默认，保存全部状态
CLIP_SAVE_FLAG 保存剪辑区
CLIP_TO_LAYER_SAVE_FLAG 剪裁区作为图层保存
FULL_COLOR_LAYER_SAVE_FLAG 保存图层的全部色彩通道
HAS_ALPHA_LAYER_SAVE_FLAG 保存图层的alpha(不透明度)通道
MATRIX_SAVE_FLAG 保存Matrix信息( translate, rotate, scale, skew)

save

save有两种方法：

// 保存全部状态
public int save ()

// 根据saveFlags参数保存一部分状态
public int save (int saveFlags)

可以看到第二种方法比第一种多了一个saveFlags参数，使用这个参数可以只保存一部分状态，更加灵活，SaveFlag参数参考上面的部分。

每调用一次save方法，都会在栈顶添加一条状态信息，以上面状态栈图片为例，再调用一次save则会在第5次上面载添加一条状态。

saveLayerXxx

saveLayerXxx有很多的方法

// 无图层alpha(不透明度)通道
public int saveLayer (RectF bounds, Paint paint)
public int saveLayer (RectF bounds, Paint paint, int saveFlags)
public int saveLayer (float left, float top, float right, float bottom, Paint paint)
public int saveLayer (float left, float top, float right, float bottom, Paint paint, int saveFlags)

// 有图层alpha(不透明度)通道
public int saveLayerAlpha (RectF bounds, int alpha)
public int saveLayerAlpha (RectF bounds, int alpha, int saveFlags)
public int saveLayerAlpha (float left, float top, float right, float bottom, int alpha)
public int saveLayerAlpha (float left, float top, float right, float bottom, int alpha, int saveFlags)

注意：saveLayerXxx方法会让你花费更多的时间去渲染图像(图层多了相互之间叠加会导致计算量成倍增长)，使用前请谨慎，如果可能，尽量避免使用。

使用saveLayerXxx方法，也会将图层状态也放入状态栈中，同样使用restore方法进行恢复。

状态回滚

restore

状态回滚，就是从栈顶取出一个状态然后根据内容进行恢复。

同样以上面状态栈图片为例，调用一次restore方法则将状态栈中第5次取出，根据里面保存的状态进行状态恢复。

restoreToCount

弹出指定位置以及以上所有状态，并根据指定位置状态进行恢复。

以上面状态栈图片为例，如果调用restoreToCount(2) 则会弹出 2 3 4 5 的状态，并根据第2次保存的状态进行恢复。

getSaveCount

获取保存的次数，即状态栈中保存状态的数量，以上面状态栈图片为例，使用该函数的返回值为5。

不过请注意，该函数的最小返回值为1，即使弹出了所有的状态，返回值依旧为1，代表默认状态。

常用步骤

save();      //保存状态
...          //具体操作
restore();   //回滚到之前的状态