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原文发自:https://www.jianshu.com/p/e3634458ddbe
没有前言,来看看网页版动态背景「五彩蛛网」是怎么实现的!
先上效果图:
在效果图中,可以看到许多「小点」在屏幕中匀速运动并与「邻近的点」相连,每条连线的颜色随机,「小点」触碰到屏幕边缘则回弹;还有一个效果就是,手指在屏幕中移动、拖拽,与手指触摸点连线的点向触摸点靠拢。何为「邻近的点」,与某点的距离小于特定的阈值的点称为「邻近的点」。
提到运动,「运动」在物理学中指物体在空间中的相对位置随着时间而变化。
那么大家还记得「位移」与「速度」公式吗?
位移 = 初位移 + 速度 * 时间 速度 = 初速度 + 加速度
时间、位移、速度、加速度构成了现代科学的运动体系。我们使用 view 来模拟物体的运动。
时间:在 view 的 onDraw 方法中调用 invalidate 方法,达到无限刷新来模拟时间流,每次刷新间隔,记为:1U
位移:物体在屏幕中的像素位置,每个像素距离为:1px
速度:默认设置一个值,单位(px / U)
加速度:默认设置一个值,单位(px / U^2)
模拟「蛛网点」物体类:
public class SpiderPoint extends Point { // x 方向加速度 public int aX; // y 方向加速度 public int aY; // 小球颜色 public int color; // 小球半径 public int r; // x 轴方向速度 public float vX; // y 轴方向速度 public float vY; // 点 public float x; public float y; public SpiderPoint(int x, int y) { super(x, y); } }
搭建测试 View,初始位置 (0,0) ,x 方向速度 10、y 方向速度 0 的蛛网点:
public class MoveView extends View { // 画笔 private Paint mPointPaint; // 蛛网点对象(类似小球) private SpiderPoint mSpiderPoint; // 坐标系 private Point mCoordinate; // 蛛网点 默认小球半径 private int pointRadius = 20; // 默认颜色 private int pointColor = Color.RED; // 默认x方向速度 private float pointVX = 10; // 默认y方向速度 private float pointVY = 0; // 默认 小球加速度 private int pointAX = 0; private int pointAY = 0; // 是否开始运动 private boolean startMove = false; public MoveView(Context context) { this(context, null); } public MoveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) { this(context, attrs, 0); } public MoveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr); initData(); initPaint(); } private void initData() { mCoordinate = new Point(500, 500); mSpiderPoint = new SpiderPoint(); mSpiderPoint.color = pointColor; mSpiderPoint.vX = pointVX; mSpiderPoint.vY = pointVY; mSpiderPoint.aX = pointAX; mSpiderPoint.aY = pointAY; mSpiderPoint.r = pointRadius; } // 初始化画笔 private void initPaint() { mPointPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); mPointPaint.setColor(pointColor); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); canvas.save(); canvas.translate(mCoordinate.x, mCoordinate.y); drawSpiderPoint(canvas, mSpiderPoint); canvas.restore(); // 刷新视图 再次调用onDraw方法模拟时间流 if (startMove) { updateBall(); invalidate(); } } /** * 绘制蛛网点 * * @param canvas * @param spiderPoint */ private void drawSpiderPoint(Canvas canvas, SpiderPoint spiderPoint) { mPointPaint.setColor(spiderPoint.color); canvas.drawCircle(spiderPoint.x, spiderPoint.y, spiderPoint.r, mPointPaint); } /** * 更新小球 */ private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换 } @Override public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) { switch (event.getAction()) { case MotionEvent.ACTION_DOWN: // 开启时间流 startMove = true; invalidate(); break; case MotionEvent.ACTION_UP: // 暂停时间流 startMove = false; invalidate(); break; } return true; } }
1、水平运行运动:
根据上文中的位移公式,位移 = 初位移 + 速度 * 时间
,这里的时间为 1U,更新小球位置的相关代码如下:
/** * 更新小球 */ private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换 mSpiderPoint.x += mSpiderPoint.vX; }
2、回弹效果
回弹,速度取反,x 轴方向大于 400 则回弹:
3、无限回弹,回弹变色
相关代码如下:
/** * 更新小球 */ private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换 mSpiderPoint.x += mSpiderPoint.vX; if (mSpiderPoint.x > 400) { // 更改颜色 mSpiderPoint.color = randomRGB(); mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX; } if (mSpiderPoint.x < -400) { mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX; // 更改颜色 mSpiderPoint.color = randomRGB(); } }
randomRGB
方法的代码如下:
/** * @return 获取到随机颜色值 */ private int randomRGB() { Random random = new Random(); return Color.rgb(random.nextInt(255), random.nextInt(255), random.nextInt(255)); }
3、箱式弹跳
小球在 y 轴方向的平移与 x 轴方向的平移一致,这里不再讲解,看一下 x ,y 轴同时具有初速度,即速度斜向的情况。
改变 y 轴方向初速度:
// 默认y方向速度 private float pointVY = 6;
在 updateBall 方法中增加对 y 方向的修改:
/** * 更新小球 */ private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换 mSpiderPoint.x += mSpiderPoint.vX; mSpiderPoint.y += mSpiderPoint.vY; if (mSpiderPoint.x > 400) { // 更改颜色 mSpiderPoint.color = randomRGB(); mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX; } if (mSpiderPoint.x < -400) { mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX; // 更改颜色 mSpiderPoint.color = randomRGB(); } if (mSpiderPoint.y > 400) { // 更改颜色 mSpiderPoint.color = randomRGB(); mSpiderPoint.vY = -mSpiderPoint.vY; } if (mSpiderPoint.y < -400) { mSpiderPoint.vY = -mSpiderPoint.vY; // 更改颜色 mSpiderPoint.color = randomRGB(); } }
效果如下图:
蛛网「小点」并没有涉及到变速运动,有关变速运动可以链接以下地址进行查阅:
Android原生绘图之让你了解View的运动
通过观察网页「蛛网」动态效果,可以细分为以下几点:
绘制一定数量的小球(蛛网点)
小球斜向运动(具有 x,y 轴方向速度),越界回弹
遍历所有小球,若小球 A 与其他小球的距离小于一定值,则两小球连线,反之则不连线
若小球 A 先与小球 B 连线,为了提高性能,防止过度绘制,小球 B 不再与小球 A 连线
在手指触摸点绘制小球,同连线规则一致,连线其他小球,若手指移动,连线的所有小球向触摸点靠拢
接下来,具体看看代码该怎么写。
取名是一门学问,好的名字能够让你记忆犹新,那就叫 SpiderWebView (蛛网控件)。
先是成员变量:
// 控件宽高 private int mWidth; private int mHeight; // 画笔 private Paint mPointPaint; private Paint mLinePaint; private Paint mTouchPaint; // 触摸点坐标 private float mTouchX = -1; private float mTouchY = -1; // 数据源 private List<SpiderPoint> mSpiderPointList; // 相关参数配置 private SpiderConfig mConfig; // 随机数 private Random mRandom; // 手势帮助类 用于处理滚动与拖拽 private GestureDetector mGestureDetector;
然后是构造函数:
// view 的默认构造函数 参数不做讲解 public SpiderWebView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr); // setLayerType(LAYER_TYPE_HARDWARE, null); mSpiderPointList = new ArrayList<>(); mConfig = new SpiderConfig(); mRandom = new Random(); mGestureDetector = new GestureDetector(context, mSimpleOnGestureListener); // 画笔初始化 initPaint(); }
接着按着「构思代码」中的效果逐一实现。
指定数量为 50,每个小球的位置、颜色随机,并且具有不同的加速度。相关代码如下:
@Override protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) { super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh); mWidth = w; mHeight = h; }
先获取控件到控件的宽高。然后初始化小球集合:
/** * 初始化小点 */ private void initPoint() { for (int i = 0; i < mConfig.pointNum; i++) { int width = (int) (mRandom.nextFloat() * mWidth); int height = (int) (mRandom.nextFloat() * mHeight); SpiderPoint point = new SpiderPoint(width, height); int aX = 0; int aY = 0; // 获取加速度 while (aX == 0) { aX = (int) ((mRandom.nextFloat() - 0.5F) * mConfig.pointAcceleration); } while (aY == 0) { aY = (int) ((mRandom.nextFloat() - 0.5F) * mConfig.pointAcceleration); } point.aX = aX; point.aY = aY; // 颜色随机 point.color = randomRGB(); mSpiderPointList.add(point); } }
mConfig
表示配置参数,具体有以下成员变量:
public class SpiderConfig { // 小点半径 1 public int pointRadius = DEFAULT_POINT_RADIUS; // 小点之间连线的粗细(宽度) 2 public int lineWidth = DEFAULT_LINE_WIDTH; // 小点之间连线的透明度 150 public int lineAlpha = DEFAULT_LINE_ALPHA; // 小点数量 50 public int pointNum = DEFAULT_POINT_NUMBER; // 小点加速度 7 public int pointAcceleration = DEFAULT_POINT_ACCELERATION; // 小点之间最长直线距离 280 public int maxDistance = DEFAULT_MAX_DISTANCE; // 触摸点半径 1 public int touchPointRadius = DEFAULT_TOUCH_POINT_RADIUS; // 引力大小 50 public int gravitation_strength = DEFAULT_GRAVITATION_STRENGTH; }
获取到小球集合,最后绘制小球:
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制小球 mPointPaint.setColor(spiderPoint.color); canvas.drawCircle(spiderPoint.x, spiderPoint.y, mConfig.pointRadius, mPointPaint); }
效果图如下:
根据位移与速度公式 位移 = 初位移 + 速度 * 时间
,速度 = 初速度 + 加速度
,由于初速度为 0 ,时间为 1U,得到 位移 = 初位移 + 加速度
:
spiderPoint.x += spiderPoint.aX; spiderPoint.y += spiderPoint.aY;
判定越界,原理在上文中已经提到:
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); for (SpiderPoint spiderPoint : mSpiderPointList) { spiderPoint.x += spiderPoint.aX; spiderPoint.y += spiderPoint.aY; // 越界反弹 if (spiderPoint.x <= mConfig.pointRadius) { spiderPoint.x = mConfig.pointRadius; spiderPoint.aX = -spiderPoint.aX; } else if (spiderPoint.x >= (mWidth - mConfig.pointRadius)) { spiderPoint.x = (mWidth - mConfig.pointRadius); spiderPoint.aX = -spiderPoint.aX; } if (spiderPoint.y <= mConfig.pointRadius) { spiderPoint.y = mConfig.pointRadius; spiderPoint.aY = -spiderPoint.aY; } else if (spiderPoint.y >= (mHeight - mConfig.pointRadius)) { spiderPoint.y = (mHeight - mConfig.pointRadius); spiderPoint.aY = -spiderPoint.aY; } } }
效果图如下:
循环遍历所有小球,若小球 A 与其他小球的距离小于一定值,则两小球连线,反之则不连线。双层遍历会导致一个问题,如果小球数量过多,双层遍历效率极低,从而引起界面卡顿,目前并没有找到更好的算法来解决这个问题,为了防止卡顿,对小球的数量有所控制,不能超过 150 个。
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); for (SpiderPoint spiderPoint : mSpiderPointList) { // 绘制连线 for (int i = 0; i < mSpiderPointList.size(); i++) { SpiderPoint point = mSpiderPointList.get(i); // 判定当前点与其他点之间的距离 if (spiderPoint != point) { int distance = disPos2d(point.x, point.y, spiderPoint.x, spiderPoint.y); if (distance < mConfig.maxDistance) { // 绘制小点间的连线 int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha); mLinePaint.setColor(point.color); mLinePaint.setAlpha(alpha); canvas.drawLine(spiderPoint.x, spiderPoint.y, point.x, point.y, mLinePaint); } } } } invalidate(); }
disPos2d
方法用于计算两点之间的距离:
/** * 两点间距离函数 */ public static int disPos2d(float x1, float y1, float x2, float y2) { return (int) Math.sqrt((x1 - x2) * (x1 - x2) + (y1 - y2) * (y1 - y2)); }
如果两小球的距离在 maxDistance
范围内,距离越近透明度越小:
int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha);
一起来看看两球连线的效果:
由于双层遍历,若小球 A 先与小球 B 连线,为了提高性能,防止过度绘制,小球 B 不再与小球 A 连线。最开始的想法是记录小球 A 与其他小球的连线状态,当其他小球与小球 A 连线时,根据状态判定是否连线,如果小球 A 先与许多小球连线,必然会在小球 A 对象内部维护一个集合,用于存储小球 A 已经与哪些小球连线,这样效率并不高,反而把简单的问题变复杂了。最后用了一个取巧的办法:记录第一次循环的索引值,第二次循环从当前的索引值开始,这样就避免了两小球之间的多次连线。相关代码如下:
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); int index = 0; for (SpiderPoint spiderPoint : mSpiderPointList) { // 绘制连线 for (int i = index; i < mSpiderPointList.size(); i++) { SpiderPoint point = mSpiderPointList.get(i); // 判定当前点与其他点之间的距离 if (spiderPoint != point) { int distance = disPos2d(point.x, point.y, spiderPoint.x, spiderPoint.y); if (distance < mConfig.maxDistance) { // 绘制小点间的连线 int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha); mLinePaint.setColor(point.color); mLinePaint.setAlpha(alpha); canvas.drawLine(spiderPoint.x, spiderPoint.y, point.x, point.y, mLinePaint); } } } index++; } invalidate(); }
还记得吗?在文章 第一站小红书图片裁剪控件,深度解析大厂炫酷控件 已经讲解了手势的处理流程。在网页版中触摸点(鼠标按下点)跟随鼠标移动而移动,在手机屏幕中「触摸点」(手指按下点)跟随手指移动而移动,从而需要重写手势类的 onScroll
方法:
@Override public boolean onScroll(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float distanceX, float distanceY) { // 单根手指操作 if (e1.getPointerCount() == e2.getPointerCount() && e1.getPointerCount() == 1) { mTouchX = e2.getX(); mTouchY = e2.getY(); return true; } return super.onScroll(e1, e2, distanceX, distanceY); }
onFling
方法与 onScroll
方法处理方式一致,实时获取到「触摸点」位置。获取到了位置,绘制触摸点:
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制触摸点 if (mTouchY != -1 && mTouchX != -1) { canvas.drawPoint(mTouchX, mTouchY, mTouchPaint); } }
若「触摸点」与其他小球的距离小于一定值,则两小球连线,反之则不连线:
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制触摸点与其他点的连线 if (mTouchX != -1 && mTouchY != -1) { int offsetX = (int) (mTouchX - spiderPoint.x); int offsetY = (int) (mTouchY - spiderPoint.y); int distance = (int) Math.sqrt(offsetX * offsetX + offsetY * offsetY); if (distance < mConfig.maxDistance) { int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha); mLinePaint.setColor(spiderPoint.color); mLinePaint.setAlpha(alpha); canvas.drawLine(spiderPoint.x, spiderPoint.y, mTouchX, mTouchY, mLinePaint); } } }
同时还具有与「触摸点」连线的所有小球向「触摸点」靠拢的效果,可采用「位移相对减少」的方案来实现靠拢的效果,相关代码如下:
@Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制触摸点与其他点的连线 if (mTouchX != -1 && mTouchY != -1) { ....... // 省略相关代码 if (distance < mConfig.maxDistance) { if (distance >= (mConfig.maxDistance - mConfig.gravitation_strength)) { // x 轴方向位移减少 if (spiderPoint.x > mTouchX) { spiderPoint.x -= 0.03F * -offsetX; } else { spiderPoint.x += 0.03F * offsetX; } // y 轴方向位移减少 if (spiderPoint.y > mTouchY) { spiderPoint.y -= 0.03F * -offsetY; } else { spiderPoint.y += 0.03F * offsetY; } } ....... // 省略相关代码
看看效果图:
「五彩蛛网」控件差不多就讲到这里,有什么疑问,请留言讨论?
献上源码;
https://github.com/HpWens/MeiWidgetView
https://github.com/HpWens/SpiderWebView
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架构技术详解和学习路线与资料分享请看这篇《BATJ一线大厂最主流的Android高级架构技术;体系详解+学习路线》
(包括自定义控件、NDK、架构设计、混合式开发工程师(React native,Weex)、性能优化、完整商业项目开发等)
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