Android上如何做出高效率的波浪动画

Android上做动画常用的有属性动画，位移动画缩放等那些，但是这些是基于SDK提供的，使用方法简单，但是效率一般，主要都是在主线程上直接调用。这种方式无法做一些比较复杂精致的动画。

随着语音技术的发展，现在手机上基本都有类似iOS中是siri语音助手，然后唤醒语音助手中都会有一些声纹动画，在这里我讲介绍一下如何高效的实现这些声纹。当然不是用上面的方法，我们将使用自定义draw
只有在自定义draw才可以实现各种声浪波纹的动画，包含波浪曲线，多层波浪曲线叠加计算，波浪面的颜色渲染，这里支持渐变效果。

首先绘制波浪需要先计算波浪曲线，最常用的就是正弦曲线，最多叠加一些钟形曲线，这里面曲线参数可以根据UI定义的效果进行调试
这里我只献上两条曲线函数

正弦曲线表达式是y=sin(ωx+φ)+k

钟形曲线

表达式

正态分布表达式中有两个参数，即期望（均数）μ和标准差σ，σ2为方差。
正态分布具有两个参数μ和σ^{2的连续型随机变量的分布，第一参数μ是服从正态分布的随机变量的均值，第二个参数σ}2是此随机变量的方差，所以正态分布记作N(μ,σ2)。
μ是正态分布的位置参数，描述正态分布的集中趋势位置。概率规律为取与μ邻近的值的概率大，而取离μ越远的值的概率越小。正态分布以X=μ为对称轴，左右完全对称。正态分布的期望、均数、中位数、众数相同，均等于μ。
σ描述正态分布资料数据分布的离散程度，σ越大，数据分布越分散，σ越小，数据分布越集中。也称为是正态分布的形状参数，σ越大，曲线越扁平，反之，σ越小，曲线越瘦高。

根号曲线

根号曲线的特点就是最高点会无限的趋近某个值，一段趋近0，这样用来控制中间最高点，两端逐步压低

通过使用上面三个曲线，基本上可以绘制出一条曲线，然后绘制多条曲线叠加计算，就可以得到一段波浪面了。
大概可以是这样的效果

颜色叠加波浪

数学知识讲完，在讲讲代码技术实现。
Android中的渲染机制，为了使得动画看上去平稳点，经过测试，需要在1s 保持有20帧的情况下才会有比较平滑。那么一帧就大概是50ms要完成计算和渲染
一开始计算和渲染我都是放在主线程进行，但是发现，如果单独运行这个还没问题，但是配合其他应用就卡得一逼，于是就开启了优化之旅

计算和渲染
为了更快的计算和渲染，采用了多线程处理方式，波浪的计算和渲染分开，当计算好结果之后就存放计算队列，渲染线程负责从计算队列获取数据并且渲染，每一帧就是50ms，当获取到队列数据，直接绘制，然后绘制时间小于50ms，那么就等待一段时间凑够50ms，如果超过了50ms，那么下一帧就直接绘制。有可能发现计算比较缓慢，或者没有数据，那么就每次等待10ms，这些数据都可以根据实际情况进行调试，得到这里感觉中的最优解。

主要采用多线程解决计算和渲染的问题，那么问题来了，子线程渲染，绘制在主线程绘制，如果主线程很忙碌，那么就会很卡，因为语音交互，支持音频拾音和解析是特别占cpu资源的，所以要考虑把绘制移植到子线程中进行。一开始很懵逼，这哪里有，结果还真有，Android中有个SurfaceView就是提供可以在子线程绘制的方式，那么咔嚓咔嚓代码一改，跑起来了，哇塞，即使主线程的其他动画都卡得一逼，我这边surfaceview的动画还是很顺畅，真特么牛逼啊。这就是技术点用surfaceview去做画布实现动画绘制，但是距离想要的效果还是很长，紧接着通过数据打点测试，继续查找优化点，发现如果计算好的路劲去绘制，也就大概10ms左右，这里已经基本没有压缩空间了。所以空间出现在计算上，计算确实很好耗时，100ms，七八十，各种不稳定，由于涉及到很多浮点数运算，机器的cpu在这方面的效率很差，为了简化这方面，可以通过提前把一些三角函数或者根号计算提前计算出来，通过数据对比，确实这方面可以节省很多时间，正弦和根号都可以提前计算，唯一不行但就是钟形曲线，最后竟然优化到50ms以内，整体效果是杠杠的。

由于项目原因，后续有叠加的好几个波浪动画版本，但是已经有了个前面这个基础，后续的迭代优化可以通过上面的技术优化变化出各种各样的波浪效果。
总结一下技术优化点

1.使用SurfaceView绘制，实现子线程绘制
2.提前计算好一些曲线值，避免重复浮点数运算，简化运算量
3.增加重要数据埋点，完成demo参数测试版本，方便得出最佳效果参数
4.山穷水路疑无路，只要坚持下去，就可以柳暗花明又一村

最后附上demo效果图

波浪效果图.gif

这里就不贴上代码了，主要分析技术优化和实现方法。有需要交流的请下方交流，谢谢