SurfaceView を使用して雨と雪のアニメーション効果を実現する

この記事では、SurfaceView を使用して雨と雪のアニメーション効果を実現するための関連情報を主に紹介します。これには、View の基本的な知識と基本的な Kotlin 構文が必要です。この記事では、参照および学習のために詳細なサンプル コードを提供します。一緒に勉強してください。

はじめに

私は最近、私が最近学んだことを定着させるために、物事の波を作ることを計画しました。早速、最終的なレンダリングを見てみましょう:

Raining.gif

ここでは少し怠惰です... 2 番目の写真にはまだ雨が降っています... しかし、これは重要なポイントではありません。 ..

Snowing.gif

mp4 を録画し、GIF に変換しました。最初の gif はフレーム レートが設定されているため、フレーム ドロップが深刻であるように見えますが、実際にはそうではありません。ここでは 1 秒間に 60 フレームを描画するという問題にも注意を払っているためです。この記事を読むには、View の基本的な知識と基本的な Kotlin 構文が必要です。正直に言うと、基本的な構文を理解していれば、知識という点では Kotlin とはあまり関係がありません。

考えを明確にする

行動を起こす前に、自分の考えを整理し、次の側面からこの効果を達成するためにどのような解決策を使用する必要があるかを分析する必要があります:

• 作業スレッド: 最初に考えることの: この雨の効果は、継続的な描画によって実現する必要があります。この操作をメインスレッドで実行すると、メインスレッドがブロックされ、ANR や異常な遅延が発生する可能性があります。したがって、サブスレッドで描画できる View が必要になります。SurfaceView がこの要求に応えられることは間違いありません。

• 実装方法: レインドロップの実装を分析します。まず、単純なエフェクトは実際に線を描くことで置き換えることができます。誰もが写輪眼を持っているわけではありません。一度動いてしまえば、それが線なのか雨滴なのかは誰にも分かりません。もちろん、Canvas 描画用の API は数多くあります。このようにして達成します。したがって、クラスを設計するときに、サブクラスによってオーバーライドできるように描画メソッドを設定するだけです。私の実装に満足できませんか?問題ありません、自由に変更してください~

• 居場所の実装: 雨滴を動かすには 2 つの方法があります。1 つは純粋に座標に従って描画する方法、もう 1 つは属性アニメーションを使用して評価を書き換える方法です。自分のデバイスで y 値を動的に変更します。結局、前者のソリューションを採用したのですが、なぜ後者のプロパティ アニメーション ソリューションを諦めたのでしょうか?その理由は、ここでの描画方法は、動的描画を実現するために外部の連続的な描画イベントのトリガーに依存しているためです。明らかに、最初の方法の方がこの状況により適しています。

上記は実装に関する私の最初の考えの一部です。 次に、コード実装の分析です。

コード実装分析

最初にコード構造図を示します:

コード構造

WeatherShapeはすべての天気の親クラスであり、RainとSnowは2つの特定の実装クラスです。

親クラスのコードを見てください:

package com.xiasuhuei321.gank_kotlin.customview.weather

import android.graphics.Canvas
import android.graphics.Paint
import android.graphics.PointF
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.context
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.extension.getScreenWidth
import java.util.*

/**
 * Created by xiasuhuei321 on 2017/9/5.
 * author:luo
 * e-mail:xiasuhuei321@163.com
 *
 * desc: All shape's parent class.It describes a shape will have
 * what feature.It's draw flows are:
 * 1.Outside the class init some value such as the start and the
 * end point.
 * 2.Invoke draw(Canvas) method, in this method, there are still
 * two flows:
 * 1) Get random value to init paint, this will affect the shape
 * draw style.
 * 2) When the shape is not used, invoke init method, and when it
 * is not used invoke drawWhenInUse(Canvas) method. It should be
 * override by user and to implement draw itself.
 *
 */
abstract class WeatherShape(val start: PointF, val end: PointF) {
 open var TAG = "WeatherShape"

 /**
  * 是否是正在被使用的状态
  */
 var isInUse = false

 /**
  * 是否是随机刷新的Shape
  */
 var isRandom = false

 /**
  * 下落的速度，特指垂直方向，子类可以实现自己水平方向的速度
  */
 var speed = 0.05f

 /**
  * shape的宽度
  */
 var width = 5f

 var shapeAlpha = 100

 var paint = Paint().apply {
  strokeWidth = width
  isAntiAlias = true
  alpha = alpha
 }

 // 总共下落的时间
 var lastTime = 0L
 // 原始x坐标位置
 var originX = 0f

 /**
  * 根据自己的规则计算加速度，如果是匀速直接 return 0
  */
 abstract fun getAcceleration(): Float

 /**
  * 绘制自身，这里在Shape是非使用的时候进行一些初始化操作
  */
 open fun draw(canvas: Canvas) {
  if (!isInUse) {
   lastTime += randomPre()
   initStyle()
   isInUse = true
  } else {
   drawWhenInUse(canvas)
  }
 }

 /**
  * Shape在使用的时候调用此方法
  */
 abstract fun drawWhenInUse(canvas: Canvas)

 /**
  * 初始化Shape风格
  */
 open fun initStyle() {
  val random = Random()
  // 获取随机透明度
  shapeAlpha = random.nextInt(155) + 50
  // 获得起点x偏移
  val translateX = random.nextInt(10).toFloat() + 5
  if (!isRandom) {
   start.x = translateX + originX
   end.x = translateX + originX
  } else {
   // 如果是随机Shape，将x坐标随机范围扩大到整个屏幕的宽度
   val randomWidth = random.nextInt(context.getScreenWidth())
   start.x = randomWidth.toFloat()
   end.x = randomWidth.toFloat()
  }
  speed = randomSpeed(random)
  // 初始化length的工作留给之后对应的子类去实现
  // 初始化color也留给子类去实现
  paint.apply {
   alpha = shapeAlpha
   strokeWidth = width
   isAntiAlias = true
  }
  // 如果有什么想要做的，刚好可以在追加上完成，就使用这个函数
  wtc(random)
 }

 /**
  * Empty body, this will be invoke in initStyle
  * method.If current initStyle method can satisfy your need
  * but you still add something, by override this method
  * will be a good idea to solve the problem.
  */
 open fun wtc(random:Random): Unit {

 }

 abstract fun randomSpeed(random: Random): Float

 /**
  * 获取一个随机的提前量，让shape在竖屏上有一个初始的偏移
  */
 open fun randomPre(): Long {
  val random = Random()
  val pre = random.nextInt(1000).toLong()
  return pre
 }
}

このコードと言えば、まあ、いくつかのリファクタリングが行われています...土曜日にクラスメートと遊ぶ途中にリファクタリングしました。基本クラスに配置できる一部のオペレーションが基本クラスに抽出されるようにリファクタリングされました。これには十分な柔軟性はありませんが、サブクラスは、ここでは雨や雪など、継承を通じて同様の機能を必要とするものを簡単に実装できます。ところで、愚痴を言いたいのですが…注釈の書き方があまり良くなく、中国語と英語が混じっています… よく見ると、gif 内の雨粒や雪の結晶の形が微妙に違っているのがわかります。はい、雨や雪の結晶はすべてランダムに変化します。

さらに重要な 2 つの属性は isInUse と isRandom です。私は当初、Shape の管理クラスとしてコンテナを使用して統合管理したいと考えていましたが、これにより使用と再利用のプロセスが確実に複雑になります。結局、Shape が使用状況とランダムかどうかを内部的に保存する、より単純な方法を使用することにしました。 isRandom は、この Shape がランダムかどうかを現在のコードの Shape の x 座標に反映するかどうかを示します。ランダム フラグが true の場合、x 座標は 0 ～ ScreenWidth の任意の値になります。じゃあランダムじゃないの？私の実装では、同じタイプの Shape が 2 つのタイプに分割され、1 つは定数グループになります。 x 値は比較的固定されていますが、10 ～ 15 ピクセルのランダムなオフセットもあります。もう 1 つのタイプは、x 値が画面全体でランダム化されるため、画面上のあらゆる場所に雨滴 (雪の結晶) が表示されますが、密度には差が生じます。 initStyle はこのランダムなプロセスです。興味がある場合は、実装を見てください。

start と end は、Shape の左上隅と右下隅のポイントです。Cavans の API を知っている場合は、知っているはずです。始点と終点と計算を変換すれば、ほとんどの図形が描画できるということです。

接下来看一下具体实现的Snow类：

package com.xiasuhuei321.gank_kotlin.customview.weather

import android.graphics.*
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.context
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.extension.getScreenHeight
import java.util.*

/**
 * Created by xiasuhuei321 on 2017/9/5.
 * author:luo
 * e-mail:xiasuhuei321@163.com
 */
class Snow(start: PointF, end: PointF) : WeatherShape(start, end) {

 /**
  * 圆心，用户可以改变这个值
  */
 var center = calcCenter()

 /**
  * 半径
  */
 var radius = 10f

 override fun getAcceleration(): Float {
  return 0f
 }

 override fun drawWhenInUse(canvas: Canvas) {
  // 通过圆心与半径确定圆的位置及大小
  val distance = speed * lastTime
  center.y += distance
  start.y += distance
  end.y += distance
  lastTime += 16
  canvas.drawCircle(center.x, center.y, radius, paint)
  if (end.y > context.getScreenHeight()) clear()
 }

 fun calcCenter(): PointF {
  val center = PointF(0f, 0f)
  center.x = (start.x + end.x) / 2f
  center.y = (start.y + end.y) / 2f
  return center
 }

 override fun randomSpeed(random: Random): Float {
  // 获取随机速度0.005 ~ 0.01
  return (random.nextInt(5) + 5) / 1000f
 }

 override fun wtc(random: Random) {
  // 设置颜色渐变
  val shader = RadialGradient(center.x, center.y, radius,
    Color.parseColor("#FFFFFF"), Color.parseColor("#D1D1D1"),
    Shader.TileMode.CLAMP)
  // 外部设置的起始点其实并不对，先计算出半径
  radius = random.nextInt(10) + 15f
  // 根据半径计算start end
  end.x = start.x + radius
  end.y = start.y + radius
  // 计算圆心
  calcCenter()

  paint.apply {
   setShader(shader)
  }
 }

 fun clear() {
  isInUse = false
  lastTime = 0
  start.y = -radius * 2
  end.y = 0f

  center = calcCenter()
 }
}

这个类只要理解了圆心的计算和绘制，基本也就没什么东西了。首先排除干扰项，getAcceleration这玩意在设计之初是用来通过加速度计算路程的，后来发现……算了，还是匀速吧……于是都return 0f了。这里wtc()函数和drawWhenInUse可能会看的你一脸懵逼，什么函数名，drawWhenInUse倒是见名知意，这wtc()是什么玩意？这里wtc是相当于一种追加初始化，完全状态的函数名应该是wantToChange() 。这些个函数调用流程是这样的：

流程图

其中draw(canvas)是父类的方法，对供外部调用的方法，在isInUse标识位为false时对Shape进行初始化操作，具体的就是调用initStyle()方法，而wtc()则会在initStyle()方法的最后调用。如果你有什么想要追加的初始化，可以通过这个函数实现。而drawWhenInUse(canvas)方法则是需要实现动态绘制的函数了。我这里就是在wtc()函数中进行了一些初始化操作，并且根据圆的特性重新计算了start、end和圆心。

接下来，就看看我们到底是怎么把这些充满个性（口胡）的雪绘制到屏幕上：

package com.xiasuhuei321.gank_kotlin.customview.weather

import android.content.Context
import android.graphics.Canvas
import android.graphics.Color
import android.graphics.PixelFormat
import android.graphics.PorterDuff
import android.util.AttributeSet
import android.view.SurfaceHolder
import android.view.SurfaceView
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.extension.LogUtil
import java.lang.Exception

/**
 * Created by xiasuhuei321 on 2017/9/5.
 * author:luo
 * e-mail:xiasuhuei321@163.com
 */
class WeatherView(context: Context, attributeSet: AttributeSet?, defaultStyle: Int) :
  SurfaceView(context, attributeSet, defaultStyle), SurfaceHolder.Callback {
 private val TAG = "WeatherView"

 constructor(context: Context, attributeSet: AttributeSet?) : this(context, attributeSet, 0)

 constructor(context: Context) : this(context, null, 0)

 // 低级并发，Kotlin中支持的不是很好，所以用一下黑科技
 val lock = Object()
 var type = Weather.RAIN
 var weatherShapePool = WeatherShapePool()

 @Volatile var canRun = false
 @Volatile var threadQuit = false

 var thread = Thread {
  while (!threadQuit) {
   if (!canRun) {
    synchronized(lock) {
     try {
      LogUtil.i(TAG, "条件尚不充足，阻塞中...")
      lock.wait()
     } catch (e: Exception) {
     }
    }
   }
   val startTime = System.currentTimeMillis()
   try {
    // 正式开始表演
    val canvas = holder.lockCanvas()
    if (canvas != null) {
     canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR)
     draw(canvas, type, startTime)
    }
    holder.unlockCanvasAndPost(canvas)
    val drawTime = System.currentTimeMillis() - startTime
    // 平均16ms一帧才能有顺畅的感觉
    if (drawTime < 16) {
     Thread.sleep(16 - drawTime)
    }
   } catch (e: Exception) {
//    e.printStackTrace()
   }
  }
 }.apply { name = "WeatherThread" }

 override fun surfaceChanged(holder: SurfaceHolder?, format: Int, width: Int, height: Int) {
  // surface发生了变化
//  canRun = true

 }

 override fun surfaceDestroyed(holder: SurfaceHolder?) {
  // 在这里释放资源
  canRun = false
  LogUtil.i(TAG, "surfaceDestroyed")
 }

 override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder?) {
  threadQuit = false
  canRun = true
  try {
   // 如果没有执行wait的话，这里notify会抛异常
   synchronized(lock) {
    lock.notify()
   }
  } catch (e: Exception) {
   e.printStackTrace()
  }
 }

 init {
  LogUtil.i(TAG, "init开始")
  holder.addCallback(this)
  holder.setFormat(PixelFormat.RGBA_8888)
//  initData()
  setZOrderOnTop(true)
//  setZOrderMediaOverlay(true)
  thread.start()
 }

 private fun draw(canvas: Canvas, type: Weather, startTime: Long) {
  // type什么的先放一边，先实现一个
  weatherShapePool.drawSnow(canvas)
 }

 enum class Weather {
  RAIN,
  SNOW
 }

 fun onDestroy() {
  threadQuit = true
  canRun = true
  try {
   synchronized(lock) {
    lock.notify()
   }
  } catch (e: Exception) {
  }
 }
}

init{}是kotlin中提供给我们用于初始化的代码块，在init进行了一些初始化操作并让线程start了。看一下线程中执行的代码，首先会判断一个叫做canRun的标识，这个标识会在surface被创建的时候置为true，否则将会通过一个对象让这个线程等待。而在surface被创建后，则会调用notify方法让线程重新开始工作。之后是进行绘制的工作，绘制前后会有一个计时的动作，计算时间是否小于16ms，如果不足，则让thread sleep 补足插值。因为16ms一帧的绘制速度就足够了，不需要绘制太快浪费资源。

这里可以看到我创建了一个Java的Object对象，主要是因为Kotlin本身对于一些并发原语支持的并不好。Kotlin中任何对象都是继承与Any，Any并没有wait、notify等方法，所以这里用了黑科技……创建了Java对象……

代码中关键代码绘制调用了WeatherShapePool的drawRain(canvas)方法，最后在看一下这个类：

package com.xiasuhuei321.gank_kotlin.customview.weather

import android.graphics.Canvas
import android.graphics.PointF
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.context
import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.extension.getScreenWidth

/**
 * Created by xiasuhuei321 on 2017/9/7.
 * author:luo
 * e-mail:xiasuhuei321@163.com
 */
class WeatherShapePool {
 val constantRain = ArrayList<Rain>()
 val randomRain = ArrayList<Rain>()

 val constantSnow = ArrayList<Snow>()
 val randomSnow = ArrayList<Snow>()

 init {
  // 初始化
  initData()
  initSnow()
 }

 private fun initData() {
  val space = context.getScreenWidth() / 20
  var currentSpace = 0f
  // 将其均匀的分布在屏幕x方向上
  for (i in 0..19) {
   val rain = Rain(PointF(currentSpace, 0f), PointF(currentSpace, 0f))
   rain.originLength = 20f
   rain.originX = currentSpace
   constantRain.add(rain)
   currentSpace += space
  }

  for (j in 0..9) {
   val rain = Rain(PointF(0f, 0f), PointF(0f, 0f))
   rain.isRandom = true
   rain.originLength = 20f
   randomRain.add(rain)
  }
 }

 fun drawRain(canvas: Canvas) {
  for (r in constantRain) {
   r.draw(canvas)
  }
  for (r in randomRain) {
   r.draw(canvas)
  }
 }

 private fun initSnow(){
  val space = context.getScreenWidth() / 20
  var currentSpace = 0f
  // 将其均匀的分布在屏幕x方向上
  for (i in 0..19) {
   val snow = Snow(PointF(currentSpace, 0f), PointF(currentSpace, 0f))
   snow.originX = currentSpace
   snow.radius = 20f
   constantSnow.add(snow)
   currentSpace += space
  }

  for (j in 0..19) {
   val snow = Snow(PointF(0f, 0f), PointF(0f, 0f))
   snow.isRandom = true
   snow.radius = 20f
   randomSnow.add(snow)
  }
 }

 fun drawSnow(canvas: Canvas){
  for(r in constantSnow){
   r.draw(canvas)
  }

  for (r in randomSnow){
   r.draw(canvas)
  }
 }
}

这个类还是比较简单的，只是一个单纯的容器，至于叫Pool……因为刚开始自己想的是自己管理回收复用之类的，所以起了个名叫Pool，后来感觉这玩意好像不用实现的这么复杂……

总之，这玩意，会者不难，我的代码也非尽善尽美，如果我有任何纰漏或者你有什么好的意见，都可以提出，邮件或者是在文章下评论最佳。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，更多相关内容请关注PHP中文网！

相关推荐：

如何通过Canvas及File API缩放并上传图片

HTML5 Canvas渐进填充与透明实现图像的Mask效果

以上がSurfaceView を使用して雨と雪のアニメーション効果を実現するの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。