Android自定义View_Path&PathMeasure(学习笔记)

注明: 非常感谢 gcssloop 的博客，以下为我学习时的笔记记录。

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顾名思义，PathMeasure是一个用来测量 Path的类，主要方法如下：

构造方法

方法名	释义
PathMeasure()	创建一个空的PathMeasure
PathMeasure(Path path, boolean forceClosed)	创建 PathMeasure 并关联一个指定的Path(Path需要已经创建完成)。

公告方法

返回值	方法名	释义
void	setPath(Path path, boolean forceClosed)	关联一个Path
boolean	isClosed()	是否闭合
float	getLength()	获取Path的长度
boolean	nextContour()	跳转到下一个轮廓
boolean	getSegment(float startD, float stopD, Path dst, boolean startWithMoveTo)	截取片段
boolean	getPosTan(float distance, float[] pos, float[] tan)	获取指定长度的位置坐标及该点切线值
boolean	getMatrix(float distance, Matrix matrix, int flags)	获取指定长度的位置坐标及该点Matrix

PathMeasure的方法并不是很多，接下来我们就逐一讲解。

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构造函数

分为有参和无参

无参

PathMeasure()

用这个构造函数可创建一个 空的 PathMeasure，但是如果使用之前需要先调用 setPath方法来与 Path进行关联。被关联的Path必须是已经创建好的，如果关联之后Path内容进行了更改，则需要使用 setPath方法 重新关联。

有参

 PathMeasure (Path path, boolean forceClosed)

用这个函数可创建一个空的PathMeasure ，但是使用之前需要先调用 setPath方法来与Path进行关联。被关联的Path必须是已经创建好的，如果关联之后Path内容进行了更改，则需要 setPath 方法重新关联。

该方法有两个参数，第一个参数是 被关联的Path，第二个参数是用来确保Path闭合，如果设置为true,则不论之前Path是否闭合，都会自动闭合该Path(如果Path可以闭合的话)。

注意：

1. 不论focreClosed 设置为何种状态(true或false),都不会影响原有Path的状态，即Path 与PathMeasure 关联之后，之前的 Path 不会有任何改变。
2. foreClosed 的设置状态可能会影响测量结果，如果 Path 未闭合但在 与 PathMeasure 关联的时候设置 forceClosed 为true 时，测量结果可能会比Path实际长度稍长一点，获取到是该 Path闭合时的状态。****

Demo

canvas.translate(mWidth,mHight);

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

PathMeasure measure1=new PathMeasure(path,false);
PathMeasure measure2=new PathMeasure(path,true);
Toast.makeText(getContext(), measure1.getLength()+"---"+measure2.getLength(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
canvas.drawPath(path,paint);

我们在上面的Dmeo所创建的Path实际上是一个边长为 200的正方形的三条边，通过Toast我们就可以验证上面的总结。

1. 我们将Path 与两个的PathMeasure进行关联，并给 forceColsed 设置了不同的状态，之后绘制再绘制出来的Path没有任何变化，所以 Path 与 PathMeasure 进行关联并不会影响 Path 状态。
2. 我们可以看到，设置 forceClosed 为 true 的方法比设置 为 fase的 方法测量出来的长度要长一点，这是由于Path没有闭合的缘故，多出来的距离正是 Path最后一个点与最开始一个点之间点的距离。forceColsed 为fase 测量的是当前Path状态的长度，forceClosed 为true,则不论Path 是否闭合测量的都是 Path 的闭合长度。

相应方法

setPath，isClosed 和 getLength

这三个方法都如字面意思一样，非常简单，这里就简单叙述一下，不再过多讲解。

setPath 是PathMeasure 与 Path 关联的重要方法，效果和 构造函数 中两个参数的作用是一样的。

isClosed 用于判断Path 是否闭合，但是如果你再关联 Path 的时候设置 forceColosed 为true的话，这个方法的返回值一定为true。

getLength 用于获取 Path 的总长度。

getSegment

getSegment用于获取Path的一个片段。

 public boolean getSegment(float startD, float stopD, Path dst, boolean startWithMoveTo) {
        // Skia used to enforce this as part of it's API, but has since relaxed that restriction
        // so to maintain consistency in our API we enforce the preconditions here.
        }

相应的参数含义：

参数	作用	备注
返回值(boolean)	判断截取是否成功	true 表示截取成功，结果存入dst中，false 截取失败，不会改变dst中内容
startD	开始截取位置距离 Path 起点的长度	取值范围: 0 <= startD < stopD <= Path总长度
stopD	结束截取位置距离 Path 起点的长度	取值范围: 0 <= startD < stopD <= Path总长度
dst	截取的 Path 将会添加到 dst 中	注意: 是添加，而不是替换
startWithMoveTo	起始点是否使用 moveTo	用于保证截取的 Path 第一个点位置不变

如果 startD，stopD 的数值不在取值范围[0,getLength] 内，或者 startD == stopD 则返回值为 false,不会改变 dst内容。

我们用一个Demo来演示这个方法的使用过程：

Path path=new Path();
//创建Path并添加了一个矩形
path.addRect(-200,-200,200,200,Path.Direction.CW);
canvas.drawPath(path,paint);
//创建用于存储截取后内容的 Path
Path dst=new Path();
//将Path与 PathMeasure关联，此时已经测量了path的边缘长度
PathMeasure measure=new PathMeasure(path,false);

//截取一部分存入dst中，并使用 moveTo 保持截取得到的 Path 第一个点的位置不变
measure.getSegment(200,600,dst,true);
paint.setColor(Color.RED);
//绘制dst
canvas.drawPath(dst,paint);

上图中的红色小块就是我们截取的图形。

PathMeasure measure=new PathMeasure(path,false);之后，已经将长度获取到了，然后moveTo使用起始点位置，开始 startD->200，也就是距离起始点200，stopD->600,距离起始点600.在上面已经用红色标记了。

但是当dst 中有内容时会怎样呢？

Path path=new Path();
//创建Path并添加了一个矩形
path.addRect(-200,-200,200,200,Path.Direction.CW);
canvas.drawPath(path,paint);

Path dst=new Path();
dst.lineTo(-300,-300);

//创建用于存储截取后内容的 Path
//将Path与 PathMeasure关联
PathMeasure measure=new PathMeasure(path,false);
//截取一部分存入dst中，并使用 moveTo 保持截取得到的 Path 第一个点的位置不变
measure.getSegment(200,600,dst,true);
paint.setColor(Color.RED);
//绘制dst
canvas.drawPath(dst,paint);

可以发现，我们Path里面的线还在。并没有被替换，而且因为使用了 moveTo(方法里面true)，所以第一个点位置并没有变。

现在我们将 startWithMoveTo 改为false,看看效果会怎样

Path path=new Path();
//创建Path并添加了一个矩形
path.addRect(-200,-200,200,200,Path.Direction.CW);
canvas.drawPath(path,paint);

Path dst=new Path();
dst.lineTo(-300,-300);

//创建用于存储截取后内容的 Path
//将Path与 PathMeasure关联
PathMeasure measure=new PathMeasure(path,false);
//截取一部分存入dst中，起始点不使用 moveTo
measure.getSegment(200,600,dst,false);
paint.setColor(Color.RED);
//绘制dst
canvas.drawPath(dst,paint);

从上面我们可以得知：如果startWithMoveTo 为 true,则被截取出来到Path 片段保持原状，如果 startWithmoveTo 为false ，则会将截取出来的 Path片段的起始点移动到dst的最后一个点，以保证 dst的连续性。

所以，也可以用下面的规则来判断 startWithMoveTo的取值：

取值	主要功用
true	保证截取得到的 Path 片段不会发生形变
false	保证存储截取片段的 Path(dst) 的连续性

nextContour

我们知道Path 可以由多条曲线构成，但不论是 getLength,getSegment 或者是其他方法，都只会在其中第一条线段上运行，而这个 nextContour 就是用于跳转到下一条曲线到方法，如果跳转成功，则返回true，如果跳转失败，则返回 false.

我们用下面这个Demo来演示一下效果：

Path path=new Path();
//添加小矩形
path.addRect(-100,-100,100,100,Path.Direction.CW);
//添加大矩形
path.addRect(-200,-200,200,200,Path.Direction.CW);
//绘制Path
canvas.drawPath(path,paint);
//Path与 PathMeasure 关联
PathMeasure measure=new PathMeasure(path,false);
//获取第一条路径的长度
float len1=measure.getLength();
//跳转到下一条路径
measure.nextContour();
//获得第二条路径的长度
float len2=measure.getLength();
Toast.makeText(getContext(), "第一条"+len1+"---第二条"+len2, Toast.LENGTH_SHORT).show();

我们观察结果，可以发现：

1. 曲线的顺序和 Path 中添加的顺序有关。
2. getLength 获取到是当前一条曲线分长度，而不是整个Path 的长度。
3. getLength 等方法是针对当前的曲线。

getPosTan

这个方法是用于得到路径上某一长度的位置以及该位置的正切值：

boolean getPosTan(float distance,float[] pos,float[] tan)

方法各个参数解释

参数	作用	备注
返回值(boolean)	判断获取是否成功	true表示成功，数据会存入 pos 和 tan 中， false 表示失败，pos 和 tan 不会改变
distance	距离 Path 起点的长度	取值范围: 0 <= distance <= getLength
pos	该点的坐标值	当前点在画布上的位置，有两个数值，分别为x，y坐标。
tan	该点的正切值	当前点在曲线上的方向，使用 Math.atan2(tan[1], tan[0]) 获取到正切角的弧度值。

这个方法也不难理解，除了其中的 tan,这是干啥的呢？

tan 是用来判断Path 上趋势的，即在这个位置上曲线的走向。

我们以下面这个Demo来看：

箭头图片

效果图：

public class CanvasView extends View {
    
    //用于记录当前的位置，取值范围[0,1]映射Path的整个长度
    private float currentValue = 0;
    //当前点的实际位置
    private float[] pos;
    //当前点的tangent值，用于计算图片所需旋转的角度
    private float[] tan;
    //箭头图片
    private Bitmap mBitmap;
    //矩阵，用于对图片进行一些操作
    private Matrix matrix;

    private int mWidth;
    private int mHight;
    private Paint paint;

    public CanvasView(Context context) {
        super(context);
    }

    public CanvasView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        paint = new Paint();
        paint.setTextSize(25f);
        paint.setStrokeWidth(10f);
        paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        init(context);
    }

    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        mWidth = w / 2;
        mHight = h / 2;
    }

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.KITKAT)
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.translate(mWidth, mHight);
        //创建Path
        Path path=new Path();
        path.addCircle(0,0,200,Path.Direction.CW);
        PathMeasure measure=new PathMeasure(path,false);

        currentValue+=0.005;
        if (currentValue>=1){
            currentValue=0;
        }
        measure.getPosTan(measure.getLength()*currentValue,pos,tan);
        matrix.reset();
        //计算图片旋转角度
        float degrees= (float) (Math.atan2(tan[1],tan[0])*180/Math.PI);
        matrix.postRotate(degrees,mBitmap.getWidth()/2,mBitmap.getHeight()/2);
        matrix.postTranslate(pos[0]-mBitmap.getWidth()/2,pos[1]-mBitmap.getHeight()/2);

        canvas.drawPath(path,paint);
        canvas.drawBitmap(mBitmap,matrix,paint);
        invalidate();
    }
    private void init(Context context){
        pos=new float[2];
        tan=new float[2];
        BitmapFactory.Options options=new BitmapFactory.Options();
        options.inSampleSize=10;     //缩放图片
        mBitmap=BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(),R.drawable.jiantou,options);
        matrix=new Matrix();
    }
}

核心要点：

1. 通过 tan 的值计算出图片旋转的角度，tan是tagent的 缩写，即中学中常见的正切，其中 tan[0] 是邻边边长，tan[1]是对边边长，而Math 中 atan2 方法时根据正切的数值计算出该角度的大小，得到的单位是弧度(取值范围是-pi到pi)，所以上面又将弧度转成了角度。
2. 通过 Matrix 来设置图片对旋转角度和位移，这里使用的方法与前面讲过的 canvas操作类似。

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关于tan这个参数有很多人理解，特此拉出来详述一下，tan 在数学中被称为正切，在直角三角形中，一个锐角的正切定义为它的对边(Opposite side)与邻边(Adjacent side)的比值(来自维基百科)：

我们此处用 tan 来描述 Path 上某一点的切线方向，主要用了两个数值 tan[0] 和 tan[1] 来描述这个切线的方向(切线方向与x轴夹角) ，看上面公式可知 tan 既可以用 对边／邻边 来表述，也可以用 sin／cos 来表述，此处用两种理解方式均可以(注意下面等价关系):

tan[0] = cos = 邻边(单位圆x坐标) tan[1] = sin = 对边(单位圆y坐标)

以 sin／cos理解:

在圆上最右侧点的切线方向向下(动图中小飞机朝向和切线朝向一致)，切线角度为90度. sin90 = 1，cos90 = 0 tan[0] = cos = 0 tan[1] = sin = 1

以 对边／邻边 理解(单位圆上坐标):

按照这种理解方式需要借助一个单位圆，单位圆上任意一点到圆心到距离均为 1，以下图30度为例：

tan30 = 对边／邻边 = AB／OA = B点y坐标／B点x坐标

另外根据单位圆性质同样可以证得: sin30 = 对边／斜边 = AB／OB = AB = B点y坐标 (单位圆边上任意一点距离圆心距离均为1，故OB = 1) cos30 = 邻边／斜边 = OA／OB = OA = B点x坐标

化为通用公式即为: sin = 该角度在单位圆上对应点的y坐标 cos = 该角度在单位圆上对应点的x坐标

即 tan = sin／cos = y／x tan[0] = x tan[1] = y

另外注意，这个单位圆与小飞机路径没有半毛钱关系，例如上一个例子中的90度切线，不要在单位圆上找对应位置，要找对应角度的位置，90度对应的位置是(0，1)，所以: tan[0] = x = 0 tan[1] = y = 1

其实绕来绕去全是等价的 (╯°Д°)╯︵ ┻━┻

PS: 使用 Math.atan2(tan[1], tan[0]) 将 tan 转化为角(单位为弧度)的时候要注意参数顺序。