Android涂鸦画板原理详解——从初级到高级（一）
准备
前段时间，发布了多功能画板&开源涂鸦框架Doodle，得到了一些小伙伴的关注。但由于框架代码较多，一开始较难理解，有不少人询问了相关的实现细节。我发现不少初学者对基本的涂鸦原理不熟悉，因此我决定写一些简单的例子，用于说明最基本的的涂鸦原理，这也是多功能画板&开源涂鸦框架Doodle最核心的地方。
好的，在讲解之前，我希望小伙伴们对View的绘制流程有一定的了解，还不熟悉的同学可以先看看我之前的文章《View的绘制流程》，因为下面的涂鸦我们用到了自定义View的知识。
初级涂鸦
我们要实现最简单的涂鸦，手指在屏幕上滑动时绘制滑动轨迹。思路如下：
- 创建自定义View: SimpleDoodleView
- 使用TouchGestureDetector识别滑动手势。（TouchGestureDetector在我另一个项目Androids中，使用时需要导入依赖）
- 将手势滑动的点记录在系统类Path中。Path可以支持贝塞尔曲线等各种图形的绘制。
- 在自定义View的onDraw方法中通过Canvas.drawPath()绘制记录的Path，把涂鸦轨迹绘制出来。
实现效果：
代码如下：
public class SimpleDoodleView extends View {
private final static String TAG = "SimpleDoodleView";
private Paint mPaint = new Paint();
private List mPathList = new ArrayList<>(); // 保存涂鸦轨迹的集合
private TouchGestureDetector mTouchGestureDetector; // 触摸手势监听
private float mLastX, mLastY;
private Path mCurrentPath; // 当前的涂鸦轨迹
public SimpleDoodleView(Context context) {
super(context);
// 设置画笔
mPaint.setColor(Color.RED);
mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
mPaint.setStrokeWidth(20);
mPaint.setAntiAlias(true);
mPaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);
// 由手势识别器处理手势
mTouchGestureDetector = new TouchGestureDetector(getContext(), new TouchGestureDetector.OnTouchGestureListener() {
@Override
public void onScrollBegin(MotionEvent e) { // 滑动开始
Log.d(TAG, "onScrollBegin: ");
mCurrentPath = new Path(); // 新的涂鸦
mPathList.add(mCurrentPath); // 添加的集合中
mCurrentPath.moveTo(e.getX(), e.getY());
mLastX = e.getX();
mLastY = e.getY();
invalidate(); // 刷新
}
@Override
public boolean onScroll(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float distanceX, float distanceY) { // 滑动中
Log.d(TAG, "onScroll: " + e2.getX() + " " + e2.getY());
mCurrentPath.quadTo(
mLastX,
mLastY,
(e2.getX() + mLastX) / 2,
(e2.getY() + mLastY) / 2); // 使用贝塞尔曲线 让涂鸦轨迹更圆滑
mLastX = e2.getX();
mLastY = e2.getY();
invalidate(); // 刷新
return true;
}
@Override
public void onScrollEnd(MotionEvent e) { // 滑动结束
Log.d(TAG, "onScrollEnd: ");
mCurrentPath.quadTo(
mLastX,
mLastY,
(e.getX() + mLastX) / 2,
(e.getY() + mLastY) / 2); // 使用贝塞尔曲线 让涂鸦轨迹更圆滑
mCurrentPath = null; // 轨迹结束
invalidate(); // 刷新
}
});
}
@Override
public boolean dispatchTouchEvent(MotionEvent event) {
boolean consumed = mTouchGestureDetector.onTouchEvent(event); // 由手势识别器处理手势
if (!consumed) {
return super.dispatchTouchEvent(event);
}
return true;
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
for (Path path : mPathList) { // 绘制涂鸦轨迹
canvas.drawPath(path, mPaint);
}
}
} 使用时直接在布局文件XML里添加自定义SimpleDoodleView，或者通过如下代码添加到父容器中：
// 初级涂鸦
ViewGroup simpleContainer = findViewById(R.id.container_simple_doodle);
SimpleDoodleView simpleDoodleView = new SimpleDoodleView(this);
simpleContainer.addView(simpleDoodleView, new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT, ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT));
代码很简单，这里没有涉及到坐标换算，直接就是滑到View的哪里就直接在该位置绘制涂鸦，希望小伙伴们把上面的代码手动敲一遍，接下来就开始讲中级涂鸦啦。
中级涂鸦
中级涂鸦要实现的效果：在初级涂鸦的基础上，单击时可以选择某个涂鸦，进行移动。思路如下：
- 创建自定义View: MiddleDoodleView
- 定义PathItem类，封装涂鸦轨迹，包括Path和偏移值等信息。
class PathItem { Path mPath = new Path(); // 涂鸦轨迹 float mX, mY; // 轨迹偏移值 } -
单击时需要判断是否点中某个涂鸦，Path提供了接口computeBounds()计算当前图形的矩形范围，可以通过判断单击的点是否在矩形范围内判断。使用TouchGestureDetector识别单击和滑动手势。（TouchGestureDetector在我另一个项目Androids中，使用时需要导入依赖）
-
滑动过程中需要判断当前是否有选中的涂鸦，如果有则对该涂鸦进行移动，把偏移值记录在PathItem中；没有则绘制新的涂鸦轨迹。
-
在MiddleDoodleView的onDraw方法中，绘制每个PathItem之前根据偏移值移动画布。
实现效果：
代码如下：
public class MiddleDoodleView extends View {
private final static String TAG = "MiddleDoodleView";
private Paint mPaint = new Paint();
private List mPathList = new ArrayList<>(); // 保存涂鸦轨迹的集合
private TouchGestureDetector mTouchGestureDetector; // 触摸手势监听
private float mLastX, mLastY;
private PathItem mCurrentPathItem; // 当前的涂鸦轨迹
private PathItem mSelectedPathItem; // 选中的涂鸦轨迹
public MiddleDoodleView(Context context) {
super(context);
// 设置画笔
mPaint.setColor(Color.RED);
mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
mPaint.setStrokeWidth(20);
mPaint.setAntiAlias(true);
mPaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);
// 由手势识别器处理手势
mTouchGestureDetector = new TouchGestureDetector(getContext(), new TouchGestureDetector.OnTouchGestureListener() {
RectF mRectF = new RectF();
@Override
public boolean onSingleTapUp(MotionEvent e) { // 单击选中
boolean found = false;
for (PathItem path : mPathList) { // 绘制涂鸦轨迹
path.mPath.computeBounds(mRectF, true); // 计算涂鸦轨迹的矩形范围
mRectF.offset(path.mX, path.mY); // 加上偏移
if (mRectF.contains(e.getX(), e.getY())) { // 判断是否点中涂鸦轨迹的矩形范围内
found = true;
mSelectedPathItem = path;
break;
}
}
if (!found) { // 没有点中任何涂鸦
mSelectedPathItem = null;
}
invalidate();
return true;
}
@Override
public void onScrollBegin(MotionEvent e) { // 滑动开始
Log.d(TAG, "onScrollBegin: ");
if (mSelectedPathItem == null) {
mCurrentPathItem = new PathItem(); // 新的涂鸦
mPathList.add(mCurrentPathItem); // 添加的集合中
mCurrentPathItem.mPath.moveTo(e.getX(), e.getY());
mLastX = e.getX();
mLastY = e.getY();
}
invalidate(); // 刷新
}
@Override
public boolean onScroll(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float distanceX, float distanceY) { // 滑动中
Log.d(TAG, "onScroll: " + e2.getX() + " " + e2.getY());
if (mSelectedPathItem == null) { // 没有选中的涂鸦
mCurrentPathItem.mPath.quadTo(
mLastX,
mLastY,
(e2.getX() + mLastX) / 2,
(e2.getY() + mLastY) / 2); // 使用贝塞尔曲线 让涂鸦轨迹更圆滑
mLastX = e2.getX();
mLastY = e2.getY();
} else { // 移动选中的涂鸦
mSelectedPathItem.mX = mSelectedPathItem.mX - distanceX;
mSelectedPathItem.mY = mSelectedPathItem.mY - distanceY;
}
invalidate(); // 刷新
return true;
}
@Override
public void onScrollEnd(MotionEvent e) { // 滑动结束
Log.d(TAG, "onScrollEnd: ");
if (mSelectedPathItem == null) {
mCurrentPathItem.mPath.quadTo(
mLastX,
mLastY,
(e.getX() + mLastX) / 2,
(e.getY() + mLastY) / 2); // 使用贝塞尔曲线 让涂鸦轨迹更圆滑
mCurrentPathItem = null; // 轨迹结束
}
invalidate(); // 刷新
}
});
}
@Override
public boolean dispatchTouchEvent(MotionEvent event) {
boolean consumed = mTouchGestureDetector.onTouchEvent(event); // 由手势识别器处理手势
if (!consumed) {
return super.dispatchTouchEvent(event);
}
return true;
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
for (PathItem path : mPathList) { // 绘制涂鸦轨迹
canvas.save(); // 1.保存画布状态，下面要变换画布
canvas.translate(path.mX, path.mY); // 根据涂鸦轨迹偏移值，偏移画布使其画在对应位置上
if (mSelectedPathItem == path) {
mPaint.setColor(Color.YELLOW); // 点中的为黄色
} else {
mPaint.setColor(Color.RED); // 其他为红色
}
canvas.drawPath(path.mPath, mPaint);
canvas.restore(); // 2.恢复画布状态，绘制完一个涂鸦轨迹后取消上面的画布变换，不影响下一个
}
}
/**
* 封装涂鸦轨迹对象
*/
private static class PathItem {
Path mPath = new Path(); // 涂鸦轨迹
float mX, mY; // 轨迹偏移值
}
} 使用时直接在布局文件XML里添加自定义MiddleDoodleView，或者通过如下代码添加到父容器中：
// 中级涂鸦
ViewGroup middleContainer = findViewById(R.id.container_middle_doodle);
MiddleDoodleView middleDoodleView = new MiddleDoodleView(this);
middleContainer.addView(middleDoodleView, new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT, ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT));
中级涂鸦的代码也不多，由于先前的涂鸦可以移动，所以在绘制涂鸦时需要根据移动的偏移值偏移画布。这里简单应用了矩阵变换的知识，如果不太理解的小伙伴也不用着急，后面的高级涂鸦中会降到矩阵变换的知识。
后续
初中级的涂鸦并没有涉及到对图片的操作，所以相对简单点，希望大伙可以理解透他们的原理，后面的高级涂鸦讲涉及到图片操作，对图片进行缩放移动，就相对复杂很多，我会尽全力讲解明白的~因此后面会单独出一篇文章讲解，请大家多多关注和支持！谢谢！！！
上面的代码在我的开源框架的Demo里>>>>Doodle涂鸦原理教程代码。
最后请大家多多支持我的项目>>>>开源项目Doodle！一个功能强大，可自定义和可扩展的涂鸦框架、多功能画板。