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【示例项目：BubbleSample】
最近有用到水下气泡上升效果，因此在网上查了一下资料，结果还真找到了，就是这篇文章 [Android实例] 水下气泡上升界面效果, 不过这篇文章所附带的示例代码是有些问题的，例如View移除后，线程没有正确关闭，锁屏后再打开屏幕，气泡会挤成一团等问题，因此我在它的原理基础上稍为进行了一些调整和修改，解决了这些问题，它可以实现下面这样的效果：
0. 基本原理
气泡效果的基本原理非常简单，其实所谓的气泡就是一个个的半透明圆而已，它的基本逻辑如下：
- 如果当前圆的数量没有超过数量上限，则随机生成半径不同的圆。
- 设定这些圆的初始位置。
- 随机设定垂直向上平移速度。
- 随机设定水平平移速度。
- 不断的刷新圆的位置然后绘制。
- 将超出显示区域的圆进行移除。
- 不断重复。
原理可以说非常简单，但是也有一些需要注意的地方，尤其是线程，最容易出问题。
在原始的 demo 中，直接把线程创建和计算逻辑直接放到了 onDraw 里面，而且没有关闭线程，这自然会导致很多问题的发生。没有关闭线程会造成View的内存泄露，而把计算逻辑放在 onDraw 里面则会加大绘制的负担，拖慢刷新速度，在机能较弱的情况下会导致明显卡顿的发生。而解决这些问题的最好办法则是专事专办，将合适的内容放在合适的位置，下面来看一下具体的代码实现。
1. 代码实现
1.1 定义气泡
气泡效果我们关心的属性并不多，主要有这几种：半径、坐标、上升速度、水平平移速度。由于我们只在 View 内部使用，因此直接创建一个内部类，然后在内部类中定义这些属性。
private class Bubble {
int radius; // 气泡半径
float speedY; // 上升速度
float speedX; // 平移速度
float x; // 气泡x坐标
float y; // 气泡y坐标
}
复制代码1.2 生命周期处理
由于需要用线程来进行计算和控制刷新，就少不了开启和关闭线程，这个自然要符合 View 的生命周期，因此我在 View 被添加到界面上时开启了一个线程用于生成气泡和刷新气泡位置，然后在 View 从界面上移除的时候关闭了这个线程。
@Override
protected void onAttachedToWindow() {
super.onAttachedToWindow();
startBubbleSync();
}
@Override
protected void onDetachedFromWindow() {
super.onDetachedFromWindow();
stopBubbleSync();
}
复制代码1.3 开启线程
开启线程非常简单，就是简单的创建了一个线程，然后在里面添加了一个 while 死循环，然后不停的执行 休眠、创建气泡、刷新气泡位置、申请更新UI 等操作。
这里没有用变量来控制循环，而是监听了中断事件，在当拦截到 InterruptedException 的时候，使用 break 跳出了死循环，因此线程也就结束了，方法简单粗暴。
// 开始气泡线程
private void startBubbleSync() {
stopBubbleSync();
mBubbleThread = new Thread() {
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(mBubbleRefreshTime);
tryCreateBubble();
refreshBubbles();
postInvalidate();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Bubble线程结束");
break;
}
}
}
};
mBubbleThread.start();
}
复制代码1.4 关闭线程
由于线程运行时监听了 interrupt 中断，这里直接使用 interrupt 通知线程中断就可以了。
// 停止气泡线程
private void stopBubbleSync() {
if (null == mBubbleThread) return;
mBubbleThread.interrupt();
mBubbleThread = null;
}
复制代码1.5 创建气泡
为了防止气泡数量过多而占用太多的性能，因此在创建气泡之前需要先判断当前已经有多少个气泡，如果已经有足够多的气泡了，则不再创建新的气泡。
同时，为了让气泡产生过程看起来更合理，在气泡数量没有达到上限之前，会随机的创建气泡，以防止气泡扎堆出现，因此设立了一个随机项，生成的随机数大于 0.95 的时候才生成气泡，让气泡生成过程慢一些。
创建气泡的过程也很简单，就是随机的在设定范围内生成一些属性，然后放到 List 中而已。
PS：这里使用了一些硬编码和魔数，属于不太好的习惯。不过由于应用场景固定，这些参数需要调整的概率比较小，影响也不大。
// 尝试创建气泡
private void tryCreateBubble() {
if (null == mContentRectF) return;
if (mBubbles.size() >= mBubbleMaxSize) {
return;
}
if (random.nextFloat() < 0.95) {
return;
}
Bubble bubble = new Bubble();
int radius = random.nextInt(mBubbleMaxRadius - mBubbleMinRadius);
radius += mBubbleMinRadius;
float speedY = random.nextFloat() * mBubbleMaxSpeedY;
while (speedY < 1) {
speedY = random.nextFloat() * mBubbleMaxSpeedY;
}
bubble.radius = radius;
bubble.speedY = speedY;
bubble.x = mWaterRectF.centerX();
bubble.y = mWaterRectF.bottom - radius - mBottleBorder / 2;
float speedX = random.nextFloat() - 0.5f;
while (speedX == 0) {
speedX = random.nextFloat() - 0.5f;
}
bubble.speedX = speedX * 2;
mBubbles.add(bubble);
}
复制代码1.6 刷新气泡位置
这里主要做了两项工作：
- 将超出显示区域的气泡进行移除。
- 计算新的气泡显示位置。
可以看到这里没有直接使用原始的List，而是复制了一个 List 进行遍历，这样做主要是为了规避 ConcurrentModificationException 异常，(对Vector、ArrayList在迭代的时候如果同时对其进行修改就会抛出 java.util.ConcurrentModificationException 异常)。
对复制的 List 进行遍历，然后对超出显示区域的 Bubble 进行移除，对没有超出显示区域的 Bubble 位置进行了刷新。可以看到，这里逻辑比较复杂，有各种加减计算，是为了解决气泡飘到边缘的问题，防止气泡飘出水所在的范围。
// 刷新气泡位置，对于超出区域的气泡进行移除
private void refreshBubbles() {
List list = new ArrayList<>(mBubbles);
for (Bubble bubble : list) {
if (bubble.y - bubble.speedY <= mWaterRectF.top + bubble.radius) {
mBubbles.remove(bubble);
} else {
int i = mBubbles.indexOf(bubble);
if (bubble.x + bubble.speedX <= mWaterRectF.left + bubble.radius + mBottleBorder / 2) {
bubble.x = mWaterRectF.left + bubble.radius + mBottleBorder / 2;
} else if (bubble.x + bubble.speedX >= mWaterRectF.right - bubble.radius - mBottleBorder / 2) {
bubble.x = mWaterRectF.right - bubble.radius - mBottleBorder / 2;
} else {
bubble.x = bubble.x + bubble.speedX;
}
bubble.y = bubble.y - bubble.speedY;
mBubbles.set(i, bubble);
}
}
}
复制代码 1.7 绘制气泡
绘制气泡同样简单，就是遍历 List，然后画圆就行了。
这里同样复制了一个新的 List 进行操作，不过这个与上面的原因不同，是为了防止多线程问题。由于在绘制的过程中，我们的计算线程可能会对原始 List 进行更新，可能导致异常的发生。为了避免这样的问题，就复制了一个 List 出来用于遍历绘制。
// 绘制气泡
private void drawBubble(Canvas canvas) {
List list = new ArrayList<>(mBubbles);
for (Bubble bubble : list) {
if (null == bubble) continue;
canvas.drawCircle(bubble.x, bubble.y,
bubble.radius, mBubblePaint);
}
}
复制代码 2. 完整代码
完整的示例代码非常简单，所以直接贴在了正文中，同时，你也可以从文末下载完整的项目代码。
public class BubbleView extends View {
private int mBubbleMaxRadius = 30; // 气泡最大半径 px
private int mBubbleMinRadius = 5; // 气泡最小半径 px
private int mBubbleMaxSize = 30; // 气泡数量
private int mBubbleRefreshTime = 20; // 刷新间隔
private int mBubbleMaxSpeedY = 5; // 气泡速度
private int mBubbleAlpha = 128; // 气泡画笔
private float mBottleWidth; // 瓶子宽度
private float mBottleHeight; // 瓶子高度
private float mBottleRadius; // 瓶子底部转角半径
private float mBottleBorder; // 瓶子边缘宽度
private float mBottleCapRadius; // 瓶子顶部转角半径
private float mWaterHeight; // 水的高度
private RectF mContentRectF; // 实际可用内容区域
private RectF mWaterRectF; // 水占用的区域
private Path mBottlePath; // 外部瓶子
private Path mWaterPath; // 水
private Paint mBottlePaint; // 瓶子画笔
private Paint mWaterPaint; // 水画笔
private Paint mBubblePaint; // 气泡画笔
public BubbleView(Context context) {
this(context, null);
}
public BubbleView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
this(context, attrs, 0);
}
public BubbleView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);
mWaterRectF = new RectF();
mBottleWidth = dp2px(130);
mBottleHeight = dp2px(260);
mBottleBorder = dp2px(8);
mBottleRadius = dp2px(15);
mBottleCapRadius = dp2px(5);
mWaterHeight = dp2px(240);
mBottlePath = new Path();
mWaterPath = new Path();
mBottlePaint = new Paint();
mBottlePaint.setAntiAlias(true);
mBottlePaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
mBottlePaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);
mBottlePaint.setColor(Color.WHITE);
mBottlePaint.setStrokeWidth(mBottleBorder);
mWaterPaint = new Paint();
mWaterPaint.setAntiAlias(true);
initBubble();
}
@Override
protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
mContentRectF = new RectF(getPaddingLeft(), getPaddingTop(), w - getPaddingRight(), h - getPaddingBottom());
float bl = mContentRectF.centerX() - mBottleWidth / 2;
float bt = mContentRectF.centerY() - mBottleHeight / 2;
float br = mContentRectF.centerX() + mBottleWidth / 2;
float bb = mContentRectF.centerY() + mBottleHeight / 2;
mBottlePath.reset();
mBottlePath.moveTo(bl - mBottleCapRadius, bt - mBottleCapRadius);
mBottlePath.quadTo(bl, bt - mBottleCapRadius, bl, bt);
mBottlePath.lineTo(bl, bb - mBottleRadius);
mBottlePath.quadTo(bl, bb, bl + mBottleRadius, bb);
mBottlePath.lineTo(br - mBottleRadius, bb);
mBottlePath.quadTo(br, bb, br, bb - mBottleRadius);
mBottlePath.lineTo(br, bt);
mBottlePath.quadTo(br, bt - mBottleCapRadius, br + mBottleCapRadius, bt - mBottleCapRadius);
mWaterPath.reset();
mWaterPath.moveTo(bl, bb - mWaterHeight);
mWaterPath.lineTo(bl, bb - mBottleRadius);
mWaterPath.quadTo(bl, bb, bl + mBottleRadius, bb);
mWaterPath.lineTo(br - mBottleRadius, bb);
mWaterPath.quadTo(br, bb, br, bb - mBottleRadius);
mWaterPath.lineTo(br, bb - mWaterHeight);
mWaterPath.close();
mWaterRectF.set(bl, bb - mWaterHeight, br, bb);
LinearGradient gradient = new LinearGradient(mWaterRectF.centerX(), mWaterRectF.top,
mWaterRectF.centerX(), mWaterRectF.bottom, 0xFF4286f4, 0xFF373B44, Shader.TileMode.CLAMP);
mWaterPaint.setShader(gradient);
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
canvas.drawPath(mWaterPath, mWaterPaint);
canvas.drawPath(mBottlePath, mBottlePaint);
drawBubble(canvas);
}
//--- 气泡效果 ---------------------------------------------------------------------------------
@Override
protected void onAttachedToWindow() {
super.onAttachedToWindow();
startBubbleSync();
}
@Override
protected void onDetachedFromWindow() {
super.onDetachedFromWindow();
stopBubbleSync();
}
private class Bubble {
int radius; // 气泡半径
float speedY; // 上升速度
float speedX; // 平移速度
float x; // 气泡x坐标
float y; // 气泡y坐标
}
private ArrayList mBubbles = new ArrayList<>();
private Random random = new Random();
private Thread mBubbleThread;
// 初始化气泡
private void initBubble() {
mBubblePaint = new Paint();
mBubblePaint.setColor(Color.WHITE);
mBubblePaint.setAlpha(mBubbleAlpha);
}
// 开始气泡线程
private void startBubbleSync() {
stopBubbleSync();
mBubbleThread = new Thread() {
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(mBubbleRefreshTime);
tryCreateBubble();
refreshBubbles();
postInvalidate();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Bubble线程结束");
break;
}
}
}
};
mBubbleThread.start();
}
// 停止气泡线程
private void stopBubbleSync() {
if (null == mBubbleThread) return;
mBubbleThread.interrupt();
mBubbleThread = null;
}
// 绘制气泡
private void drawBubble(Canvas canvas) {
List list = new ArrayList<>(mBubbles);
for (Bubble bubble : list) {
if (null == bubble) continue;
canvas.drawCircle(bubble.x, bubble.y,
bubble.radius, mBubblePaint);
}
}
// 尝试创建气泡
private void tryCreateBubble() {
if (null == mContentRectF) return;
if (mBubbles.size() >= mBubbleMaxSize) {
return;
}
if (random.nextFloat() < 0.95) {
return;
}
Bubble bubble = new Bubble();
int radius = random.nextInt(mBubbleMaxRadius - mBubbleMinRadius);
radius += mBubbleMinRadius;
float speedY = random.nextFloat() * mBubbleMaxSpeedY;
while (speedY < 1) {
speedY = random.nextFloat() * mBubbleMaxSpeedY;
}
bubble.radius = radius;
bubble.speedY = speedY;
bubble.x = mWaterRectF.centerX();
bubble.y = mWaterRectF.bottom - radius - mBottleBorder / 2;
float speedX = random.nextFloat() - 0.5f;
while (speedX == 0) {
speedX = random.nextFloat() - 0.5f;
}
bubble.speedX = speedX * 2;
mBubbles.add(bubble);
}
// 刷新气泡位置，对于超出区域的气泡进行移除
private void refreshBubbles() {
List list = new ArrayList<>(mBubbles);
for (Bubble bubble : list) {
if (bubble.y - bubble.speedY <= mWaterRectF.top + bubble.radius) {
mBubbles.remove(bubble);
} else {
int i = mBubbles.indexOf(bubble);
if (bubble.x + bubble.speedX <= mWaterRectF.left + bubble.radius + mBottleBorder / 2) {
bubble.x = mWaterRectF.left + bubble.radius + mBottleBorder / 2;
} else if (bubble.x + bubble.speedX >= mWaterRectF.right - bubble.radius - mBottleBorder / 2) {
bubble.x = mWaterRectF.right - bubble.radius - mBottleBorder / 2;
} else {
bubble.x = bubble.x + bubble.speedX;
}
bubble.y = bubble.y - bubble.speedY;
mBubbles.set(i, bubble);
}
}
}
private float dp2px(float dpValue) {
return TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP, dpValue, getResources().getDisplayMetrics());
}
}
复制代码 3. 结语
由于本项目是一个示例性质的项目，因此设计的比较简单，结构也是简单粗暴，并没有经过精心的雕琢，存在一些疏漏也说不定，如果大家觉得逻辑上存在问题或者有什么疑惑，欢迎在下面(公众号、小专栏)的评论区留言。
公众号查看到该文章的可以通过点击【阅读原文】下载到所需的示例代码，非公众号阅读的可以从文末或者文初下载到示例项目。
【示例项目：BubbleSample】