Android WaveView实现水流波动效果

2020-01-02 07:00:24

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来源：转载

供稿：网友

水流波动的波形都是三角波，曲线是正余弦曲线，但是Android中没有提供绘制正余弦曲线的API，好在Path类有个绘制贝塞尔曲线的方法quadTo，绘制出来的是2阶的贝塞尔曲线，要想实现波动效果，只能用它来绘制Path曲线。待会儿再讲解2阶的贝塞尔曲线是怎么回事，先来看实现的效果：

这个波长比较短，还看不到起伏，只是荡漾，把波长拉长再看一下：

已经可以看到起伏很明显了，再拉长看一下：

这个的起伏感就比较强了。利用这个波动效果，可以用在绘制水位线的时候使用到，还可以做一个波动的进度条WaveUpProgress，比如这样：

是不是很动感？

那这样的波动效果是怎么做的呢？前面讲到的贝塞尔曲线到底是什么呢？下面一一讲解。想要用好贝塞尔曲线就得先理解它的表达式，为了形象描述，我从网上盗了些动图。

首先看1阶贝塞尔曲线的表达式：

随着t的变化，它实际是一条P0到P1的直线段：

Android中Path的quadTo是3点的2阶贝塞尔曲线，那么2阶的表达式是这样的：

看起来很复杂，我把它拆分开来看：

然后再合并成这样：

看到什么了吧？如果看不出来再替换成这样：

B0和B1分别是P0到P1和P1到P2的1阶贝塞尔曲线。而2阶贝塞尔曲线B就是B0到B1的1阶贝塞尔曲线。显然，它的动态图表示出来就不难理解了：

红色点的运动轨迹就是B的轨迹，这就是2阶贝塞尔曲线了。当P1位于P0和P2的垂直平分线上时，B就是开口向上或向下的抛物线了。而在WaveView中就是用的开口向上和向下的抛物线模拟水波。在Android里用Path的方法，首先path.moveTo(P0)，然后path.quadTo(P1, P2)，canvas.drawPath(path, paint)曲线就出来了，如果想要绘制多个贝塞尔曲线就不断的quadTo吧。

讲完贝塞尔曲线后就要开始讲水波动的效果是怎么来的了，首先要理解，机械波的传输就是通过介质的震动把波形往传输方向平移，每震动一个周期波形刚好平移一个波长，所有介质点又回到一个周期前的状态。所以要实现水波动效果只需要把波形平移就可以了。

那么WaveView的实现原理是这样的：

首先在View上根据View宽计算可以容纳几个完整波形，不够一个的算一个，然后在View的不可见处预留一个完整的波形；然后波动开始的时候将所有点同时在x方向上移动相同的距离，这样隐藏的波形就会被平移出来，当平移距离达到一个波长时，这时候将所有点的x坐标又恢复到平移前的值，这样就可以一个波形一个波形地往外传输。用草图表示如下：

WaveView的原理在上图很直观的看出来了，P[2n+1]，n>=0都是贝塞尔曲线的控制点，红线为水位线。

知道原理以后可以看代码了：

WaveView.java：

package com.jingchen.waveview;  import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Timer; import java.util.TimerTask;  import android.content.Context; import android.graphics.Canvas; import android.graphics.Color; import android.graphics.Paint; import android.graphics.Paint.Align; import android.graphics.Paint.Style; import android.graphics.Region.Op; import android.graphics.Path; import android.graphics.RectF; import android.os.Handler; import android.os.Message; import android.util.AttributeSet; import android.view.View;  /**  * 水流波动控件  *  * @author chenjing  *  */ public class WaveView extends View {   private int mViewWidth;  private int mViewHeight;   /**   * 水位线   */  private float mLevelLine;   /**   * 波浪起伏幅度   */  private float mWaveHeight = 80;  /**   * 波长   */  private float mWaveWidth = 200;  /**   * 被隐藏的最左边的波形   */  private float mLeftSide;   private float mMoveLen;  /**   * 水波平移速度   */  public static final float SPEED = 1.7f;   private List<Point> mPointsList;  private Paint mPaint;  private Paint mTextPaint;  private Path mWavePath;  private boolean isMeasured = false;   private Timer timer;  private MyTimerTask mTask;  Handler updateHandler = new Handler()  {    @Override   public void handleMessage(Message msg)   {    // 记录平移总位移    mMoveLen += SPEED;    // 水位上升    mLevelLine -= 0.1f;    if (mLevelLine < 0)     mLevelLine = 0;    mLeftSide += SPEED;    // 波形平移    for (int i = 0; i < mPointsList.size(); i++)    {     mPointsList.get(i).setX(mPointsList.get(i).getX() + SPEED);     switch (i % 4)     {     case 0:     case 2:      mPointsList.get(i).setY(mLevelLine);      break;     case 1:      mPointsList.get(i).setY(mLevelLine + mWaveHeight);      break;     case 3:      mPointsList.get(i).setY(mLevelLine - mWaveHeight);      break;     }    }    if (mMoveLen >= mWaveWidth)    {     // 波形平移超过一个完整波形后复位     mMoveLen = 0;     resetPoints();    }    invalidate();   }   };   /**   * 所有点的x坐标都还原到初始状态，也就是一个周期前的状态   */  private void resetPoints()  {   mLeftSide = -mWaveWidth;   for (int i = 0; i < mPointsList.size(); i++)   {    mPointsList.get(i).setX(i * mWaveWidth / 4 - mWaveWidth);   }  }   public WaveView(Context context)  {   super(context);   init();  }   public WaveView(Context context, AttributeSet attrs)  {   super(context, attrs);   init();  }   public WaveView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyle)  {   super(context, attrs, defStyle);   init();  }   private void init()  {   mPointsList = new ArrayList<Point>();   timer = new Timer();    mPaint = new Paint();   mPaint.setAntiAlias(true);   mPaint.setStyle(Style.FILL);   mPaint.setColor(Color.BLUE);    mTextPaint = new Paint();   mTextPaint.setColor(Color.WHITE);   mTextPaint.setTextAlign(Align.CENTER);   mTextPaint.setTextSize(30);    mWavePath = new Path();  }   @Override  public void onWindowFocusChanged(boolean hasWindowFocus)  {   super.onWindowFocusChanged(hasWindowFocus);   // 开始波动   start();  }   private void start()  {   if (mTask != null)   {    mTask.cancel();    mTask = null;   }   mTask = new MyTimerTask(updateHandler);   timer.schedule(mTask, 0, 10);  }   @Override  protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)  {   super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);   if (!isMeasured)   {    isMeasured = true;    mViewHeight = getMeasuredHeight();    mViewWidth = getMeasuredWidth();    // 水位线从最底下开始上升    mLevelLine = mViewHeight;    // 根据View宽度计算波形峰值    mWaveHeight = mViewWidth / 2.5f;    // 波长等于四倍View宽度也就是View中只能看到四分之一个波形，这样可以使起伏更明显    mWaveWidth = mViewWidth * 4;    // 左边隐藏的距离预留一个波形    mLeftSide = -mWaveWidth;    // 这里计算在可见的View宽度中能容纳几个波形，注意n上取整    int n = (int) Math.round(mViewWidth / mWaveWidth + 0.5);    // n个波形需要4n+1个点，但是我们要预留一个波形在左边隐藏区域，所以需要4n+5个点    for (int i = 0; i < (4 * n + 5); i++)    {     // 从P0开始初始化到P4n+4，总共4n+5个点     float x = i * mWaveWidth / 4 - mWaveWidth;     float y = 0;     switch (i % 4)     {     case 0:     case 2:      // 零点位于水位线上      y = mLevelLine;      break;     case 1:      // 往下波动的控制点      y = mLevelLine + mWaveHeight;      break;     case 3:      // 往上波动的控制点      y = mLevelLine - mWaveHeight;      break;     }     mPointsList.add(new Point(x, y));    }   }  }   @Override  protected void onDraw(Canvas canvas)  {    mWavePath.reset();   int i = 0;   mWavePath.moveTo(mPointsList.get(0).getX(), mPointsList.get(0).getY());   for (; i < mPointsList.size() - 2; i = i + 2)   {    mWavePath.quadTo(mPointsList.get(i + 1).getX(),      mPointsList.get(i + 1).getY(), mPointsList.get(i + 2)        .getX(), mPointsList.get(i + 2).getY());   }   mWavePath.lineTo(mPointsList.get(i).getX(), mViewHeight);   mWavePath.lineTo(mLeftSide, mViewHeight);   mWavePath.close();    // mPaint的Style是FILL，会填充整个Path区域   canvas.drawPath(mWavePath, mPaint);   // 绘制百分比   canvas.drawText("" + ((int) ((1 - mLevelLine / mViewHeight) * 100))     + "%", mViewWidth / 2, mLevelLine + mWaveHeight     + (mViewHeight - mLevelLine - mWaveHeight) / 2, mTextPaint);  }   class MyTimerTask extends TimerTask  {   Handler handler;    public MyTimerTask(Handler handler)   {    this.handler = handler;   }    @Override   public void run()   {    handler.sendMessage(handler.obtainMessage());   }   }   class Point  {   private float x;   private float y;    public float getX()   {    return x;   }    public void setX(float x)   {    this.x = x;   }    public float getY()   {    return y;   }    public void setY(float y)   {    this.y = y;   }    public Point(float x, float y)   {    this.x = x;    this.y = y;   }   }  }

代码中注释写的很多，不难看懂。
Demo的布局：

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  android:layout_width="match_parent"  android:layout_height="match_parent"  android:background="#000000" >   <com.jingchen.waveview.WaveView   android:layout_width="100dp"   android:background="#ffffff"   android:layout_height="match_parent"   android:layout_centerInParent="true" />  </RelativeLayout>

MainActivity的代码：

package com.jingchen.waveview;  import android.os.Bundle; import android.app.Activity; import android.view.Menu;  public class MainActivity extends Activity {   @Override  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)  {   super.onCreate(savedInstanceState);   setContentView(R.layout.activity_main);  }   @Override  public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu)  {   getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);   return true;  }  }

代码量很少，这样就可以很简单的做出水波效果啦。

源码下载： 《Android实现水流波动效果》

以上就是本文的全部内容，希望对大家学习Android软件编程有所帮助。

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