Android-PickerView系列之源码解析篇（二）
前言
WheelView想必大家或多或少都有一定了解， 它是一款3D滚轮控件，效果类似IOS 上面的UIpickerview 。按照国际惯例，先放一张效果图：
以上是Android-PickerView 的demo演示图，它有时间选择和选项选择，并支持一二三级联动，支持自定义样式。由于saiwu-bigkoo（吴哥）已经转行不干编程了，项目现由我主导更新维护。目前我更新了３.x + 的版本，修复了若干问题，并重构了项目，让开发者使用起来更加灵活方便，定制化更强。另外我还创建了一个组织，希望有兴趣的小伙伴也能加入进来为这个项目添加一份力量。在这里特别要感谢各位使用者提的建议和Issue，以及为这个项目贡献代码的伙伴们 totcw、saiwu-bigkoo。关于它的介绍和使用详情，这里就不过多阐述，有兴趣请参考我的另外一篇文章：Android-PickerView系列之介绍与使用篇（一）
好了，闲话就说到这，开始进入正文，本篇文章的主要内容是讲解ＷheelView的实现原理以及源代码，大致分以下几个步骤：
一、实现原理
二、自定义控件
三、onMeasure 测量
四、onDraw 绘制
五、onTouchEvent监听
一、实现原理
上面我们看到的GIF图中，控件中间滚轮部分的布局，有多个WheelView， 一个WheelView 就是一个3D滚轮，我画了一张图方便大家更为直观地理解：
从上图中我们可以看到，每一项Item都是在圆弧上面， 假设我们设置的WheelView它的可见Item数目为11，那么圆的半个周长就等于 10项Item的高度。我们看到的第一象限和第四象限，它是可见区域，即Item所显示的位置。其中,每项Item的高度 ItemHeight 等于两条分隔线的高度，具体如下图所示：
（为什么要画得那么详细，因为这些参数在绘制过程中需要用到）
因此，我们可得以下结论：
1.每项Item 的高度是由文字大小以及间距倍数控制的， itemHeight = lineSpacingMultiplier * maxTextHeight；
2.圆周长 C = 2 （itemHeight *(itemsVisible - 1)）
2.根据圆周长公式 C= 2πR， 可推导出圆半径R = C/2π ，圆直径 L = C/π；
二、自定义控件
- 创建一个WheelView 类继承自 View,覆盖onDraw、onMeasure、onTouchEvent方法.
- 在构造方法中初始化数据；
- 在构造方法中初始化三个画笔Paint，分别用于绘制选中项、未选中项、分隔线。
private void initPaints() {
paintOuterText = new Paint();
paintOuterText.setColor(textColorOut);
paintOuterText.setAntiAlias(true);
paintOuterText.setTypeface(Typeface.MONOSPACE);
paintOuterText.setTextSize(textSize);
paintCenterText = new Paint();
paintCenterText.setColor(textColorCenter);
paintCenterText.setAntiAlias(true);
paintCenterText.setTextScaleX(1.1F);
paintCenterText.setTypeface(Typeface.MONOSPACE);
paintCenterText.setTextSize(textSize);
paintIndicator = new Paint();
paintIndicator.setColor(dividerColor);
paintIndicator.setAntiAlias(true);
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 11) {
setLayerType(LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
}
}
三、onMeasure 测量
1.计算最大length的Text的宽高度
private void measureTextWidthHeight() {
Rect rect = new Rect();
for (int i = 0; i < adapter.getItemsCount(); i++) {
String s1 = getContentText(adapter.getItem(i));
paintCenterText.getTextBounds(s1, 0, s1.length(), rect);
int textWidth = rect.width();
if (textWidth > maxTextWidth) {
maxTextWidth = textWidth;
}
paintCenterText.getTextBounds("\u661F\u671F", 0, 2, rect); // "星期"的字符编码,用它作为标准高度
int textHeight = rect.height();
if (textHeight > maxTextHeight) {
maxTextHeight = textHeight;
}
}
itemHeight = lineSpacingMultiplier * maxTextHeight;//item的高度
}
2.计算圆的半径和直径，求出WheelView控件的宽高度
//周长公式 C= 2πR
//半圆的周长 = item高度乘以item数目-1
halfCircumference = (int) (itemHeight * (itemsVisible - 1));
//整个圆的周长除以PI得到直径，这个直径用作控件的总高度
measuredHeight = (int) ((halfCircumference * 2) / Math.PI);
//求出半径
radius = (int) (halfCircumference / Math.PI);
//计算控件宽度，这里支持weight
measuredWidth = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
3.计算两条分隔线和Label文字的基线位置
//计算两条横线 和 选中项Label的基线centerY 位置
firstLineY = (measuredHeight - itemHeight) / 2.0F;
secondLineY = (measuredHeight + itemHeight) / 2.0F;
centerY = secondLineY - (itemHeight-maxTextHeight)/2.0f - CENTERCONTENTOFFSET;
对于centerY 为什么要减去CENTERCONTENTOFFSET（偏移量），因为Canvas.drawText方法中的坐标参数Y，并不是文字的底部位置，而是基线位置，所以我们要微调一下位置，让显示居中：
注：图片来源于http://blog.csdn.net/zly921112/article/details/50401976
4.初始化默认显示的item的position，即选中项位置
if (initPosition == -1) {
if (isLoop) {
initPosition = (adapter.getItemsCount() + 1) / 2;
} else {
initPosition = 0;
}
}
preCurrentIndex = initPosition;
四、onDraw 绘制
经过以上几个步骤之后，我们绘制控件所需要的各个属性值也基本上计算好了，接下来就开始在onDraw方法中进行绘制
１.绘制两条横线
//绘制中间两条横线
canvas.drawLine(0.0F, firstLineY, measuredWidth, firstLineY, paintIndicator);
canvas.drawLine(0.0F, secondLineY, measuredWidth, secondLineY, paintIndicator);
2.绘制Label文字
//显示单位Label,label不为空则进行绘制
if (label != null&& !label.equals("")) {
int drawRightContentStart = measuredWidth - getTextWidth(paintCenterText, label);
//绘制文字，靠右并留出空隙
canvas.drawText(label, drawRightContentStart - CENTERCONTENTOFFSET, centerY, paintCenterText);
}
３.绘制item内容文字
终于到最核心的地方了——绘制有3D滚轮效果的Item文字。绘制它的两个关键因素：
- item平移距离translateY。
- 文字Y轴的缩放率 scaleY。
在绘制之前，我们需要温习一下 弧和圆、弧度、以及三角函数等概念以及它们的计算公式，对于公式有不了解的地方可以自行google 百度一下，这里就不多阐述了：
- 弧度和角度的换算公式 α = n*π/180 （α为弧度，n为角度）
- 弧度的计算公式 α = L / R ( 弧长/半径 )
- 正弦和余弦转换公式 cosα = sin( π/2-α )
由于我们在onDraw方法里面，translateY和scaleY都是是通过弧度 α 计算得到的，因此需要从弧度α开始入手。
由计算公式 α = L / R 可知，我们若要得到某项Item的弧度，则需要知道弧长和半径，由于之前我们已经通过计算获取到了半径值，所以现在需要计算弧长。
弧长L = itemHeight * counter - itemHeightOffset； 即 Item的高度乘以该项Item所在Position位置,再减去已滑动距离的偏移量（itemHeightOffset < itemHeight ），计算出了弧长Ｌ，则可计算出每项Item对应的弧度α，计算出了α之后，根据三角函数可计算出平移距离translateY，如下图 ：
- radius （半径）
- h2=cosα * maxTextHeight/2
- h１=sinα * radius
由上图可知，item从位置F3E3移动到 A2B2的时，平移距离 translateY = radius - h2 -h1;
求出了translateY 之后，我们还需要求出压缩率scaleY：
由上图可知 scaleY = cosn,由于代码里面参数是弧度制代表的数值，所以我们用弧度制表达 scaleY = cosα；
计算好了，我们开始撸代码，由于篇幅问题，就只贴出了部分关键代码，如下：
/*省略部分...*/
counter = 0;//position位置
while (counter < itemsVisible) {
canvas.save();
// 弧长 L = itemHeight * counter - itemHeightOffset
// 求弧度 α = L / r (弧长/半径)
double radian = ((itemHeight * counter - itemHeightOffset)) / radius;
// 弧度转换成角度(把半圆以Y轴为轴心向右转90度，使其处于第一象限及第四象限
float angle = (float) (90D - (radian / Math.PI) * 180D);//item第一项,从90度开始，逐渐递减到 -90度
// 九十度以上的不绘制
if (angle >= 90F || angle <= -90F) {
canvas.restore();
} else {
String contentText = getContentText(visibles[counter]);
reMeasureTextSize(contentText);
//计算开始绘制的位置
measuredCenterContentStart(contentText);
measuredOutContentStart(contentText);
float translateY = (float) (radius - Math.cos(radian) * radius - (Math.sin(radian) * maxTextHeight) / 2D);
//根据Math.sin(radian)来更改canvas坐标系原点，然后缩放画布，使得文字高度进行缩放，形成弧形3d视觉差
canvas.translate(0.0F, translateY);
canvas.scale(1.0F, (float) Math.sin(radian));
“等等，大兄弟，刚刚不是说‘scaleY = cosα ’吗”，怎么缩放文字的代码是这样的：
canvas.scale(1.0F, (float) Math.sin(radian));
别急别急，这是由于为了使Item的显示位置处于第一象限及第四象限，我们把半圆以原点为中心，顺时针旋转了90度。所以我们的角度 angle = (float) (90D - (radian / Math.PI) * 180D);（使角度的取值范围为[-90°, 90°]）
而根据：
1.弧度和角度转换公式 α = angle*π/180
2.正弦和余弦转换公式 cosα = sin( π/2-α )
我们就把cos函数 给转化成sin函数了。
4.文字自适应大小
由于item的文字长度是不固定的，所以会存在文字长度过长而导致绘制超过Wheelview的宽度，因此这里需要做一下处理，当文字长度超过measuredWidth的时候，重设字体大小让其能完全显示：
/**
* 根据文字的长度 重新设置文字的大小 让其能完全显示
* @param contentText
*/
private void reMeasureTextSize(String contentText) {
Rect rect = new Rect();
paintCenterText.getTextBounds(contentText, 0, contentText.length(), rect);
int width = rect.width();
int size = textSize;
while (width > measuredWidth) {
size--;
//设置2条横线中间的文字大小
paintCenterText.setTextSize(size);
paintCenterText.getTextBounds(contentText, 0, contentText.length(), rect);
width = rect.width();
}
//设置2条横线外面的文字大小
paintOuterText.setTextSize(size);
}
五、onTouchEvent监听
一次静态图形绘制完成了，但是我们需要根据滑动距离让item文字动态地变换，以达到需求，那么如何根据滑动距离来控制UI变化呢？
别着急，之前已经说了定义WheelView 的时候需要覆盖onTouchEvent方法，必然是有它的道理的。我们通过onTouchEvent方法，然后：
1.分别处理MotionEvent.ACTION_DOWN、ACTION_MOVE、ACTION_UP 这三个事件，获取到滑动距离并记录下来。
2.根据获取的滑动距离、计算停止滑动时item所需要的偏移量 ，边界处理等工作。
3.最后调用invalidate()方法通知系统更新UI，相当于重新调用了onDraw()方法，重新绘制UI，实现3D滚轮效果。
由于篇幅问题，就只贴一下部分关键代码了：
@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
boolean eventConsumed = gestureDetector.onTouchEvent(event);
switch (event.getAction()) {
//按下
case MotionEvent.ACTION_DOWN:
startTime = System.currentTimeMillis();
cancelFuture();
previousY = event.getRawY();
break;
//滑动中
case MotionEvent.ACTION_MOVE:
float dy = previousY - event.getRawY();
previousY = event.getRawY();
totalScrollY = (int) (totalScrollY + dy);
// 边界处理。
if (!isLoop) {
float top = -initPosition * itemHeight;
float bottom = (adapter.getItemsCount() - 1 - initPosition) * itemHeight;
if (totalScrollY - itemHeight * 0.3 < top) {
top = totalScrollY - dy;
} else if (totalScrollY + itemHeight * 0.3 > bottom) {
bottom = totalScrollY - dy;
}
if (totalScrollY < top) {
totalScrollY = (int) top;
} else if (totalScrollY > bottom) {
totalScrollY = (int) bottom;
}
}
break;
//完成滑动，手指离开屏幕
case MotionEvent.ACTION_UP:
default:
// 弧长 L = α*R
// 反余弦公式：arccos(cosα)= α
// 由于之前是有向右偏移90度，所以 实际弧度范围为
// α2 =π/2-α （α=[0,π] α2 = [-π/2,π/2]）
// 根据正弦余弦转换公式 cosα = sin(π/2-α)
// 因此 cosα = sin(π/2-α) = sinα2 = (radius - y) / radius
// 所以弧长 L = arccos(cosα)*R = arccos((radius - y) / radius)*R
if (!eventConsumed) {
float y = event.getY();
double L = Math.acos((radius - y) / radius) * radius;
int circlePosition = (int) ((L + itemHeight / 2) / itemHeight);
float extraOffset = (totalScrollY % itemHeight + itemHeight) % itemHeight;
mOffset = (int) ((circlePosition - itemsVisible / 2) * itemHeight - extraOffset);
if ((System.currentTimeMillis() - startTime) > 120) {
// 处理拖拽事件
smoothScroll(ACTION.DAGGLE);
} else {
// 处理条目点击事件
smoothScroll(ACTION.CLICK);
}
}
break;
}
invalidate();
return true;
}
结尾语
以上是WheelView的实现原理以及绘制过程的讲解，但是实际使用中我们往往需要多个Wheelview 并设置联动来实现我们的功能，所以Android-PickerView，这个项目就是对其进行了很好的封装，提供了两种选择器，一种是时间选择器（timePicker），一种是选择选择器(optionPicker)。