Android之自定義Drawable實(shí)現(xiàn)靈動(dòng)的紅鯉魚動(dòng)畫（上篇）

此篇中的小魚動(dòng)畫是模仿國(guó)外一個(gè)大牛做的flash動(dòng)畫，第一眼就愛(ài)上它了，簡(jiǎn)約靈動(dòng)又不失美學(xué)，于是抽空試著嘗試了一下，如下是我用Android實(shí)現(xiàn)的效果圖：

由于整個(gè)繪制分析過(guò)程比較繁瑣所以靈動(dòng)的紅鯉魚準(zhǔn)備做成上下兩篇，本篇是小魚兒繪制的實(shí)現(xiàn)篇，第二篇是小魚兒游動(dòng)控制篇。本篇實(shí)現(xiàn)如下效果：

?
繪制實(shí)現(xiàn)篇用到如下主要的技術(shù):　　

1）、自定義Drawable動(dòng)畫?
2）、Android的坐標(biāo)及角度?
3）、Canvas中l(wèi)ayer的使用?
4）、正余弦函數(shù)的使用以及角度角和弧度角的轉(zhuǎn)換

下圖是我實(shí)現(xiàn)小魚兒的分解圖紙：?

一、動(dòng)畫拆解

拿到動(dòng)畫需求或者模仿一個(gè)動(dòng)畫首先需要分析動(dòng)畫主體如何繪制部件如何活動(dòng)，就此動(dòng)畫外觀分析如下：?
1）、小魚的身體各個(gè)部件都是簡(jiǎn)單的半透明幾何圖形?
2）、各個(gè)部件都可以活動(dòng)?
3）、從頭到尾方向的部件擺動(dòng)幅度越來(lái)越大、頻率越來(lái)越高

二、技術(shù)分析

　　小魚擺動(dòng)是周期運(yùn)動(dòng)，三角函數(shù)正好有此特性，角度問(wèn)題也需要和坐標(biāo)掛鉤，所以我們先來(lái)明確一下兩個(gè)最重要也是最基本的問(wèn)題：坐標(biāo)和角度。與平面直角坐標(biāo)系不同的是Android的坐標(biāo)系中Y軸正方向是朝下的，但是角度卻和平面直角坐標(biāo)系的計(jì)算方法一樣，即原點(diǎn)指向X軸正方向?yàn)?°，正角度是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，負(fù)角度是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)那么問(wèn)題就來(lái)了：坐標(biāo)系不同，角度轉(zhuǎn)動(dòng)方式卻一樣，為了讓java中的Math函數(shù)計(jì)算出來(lái)的角度跟Android的坐標(biāo)習(xí)慣一致我們需要將與Y軸相關(guān)的角度都減去180°，這樣解決了既用Android的坐標(biāo)又用自然角度的問(wèn)題，即下圖所示的角度和坐標(biāo)系關(guān)系?
　　?
?
　　?
　　統(tǒng)一完角度問(wèn)題，接下來(lái)我們就看看魚的各部件是怎么關(guān)聯(lián)在一起的。需要先了解三個(gè)重要參數(shù)

1）、魚的重心 　

　　因?yàn)樽罱K我們要實(shí)現(xiàn)魚兒根據(jù)手指點(diǎn)擊的位置而移動(dòng)的效果，必須確保能讓點(diǎn)擊點(diǎn)成為唯一確定魚兒位置的點(diǎn)，所以我們必須找到一個(gè)讓魚兒的各個(gè)部件都相對(duì)此點(diǎn)繪制的點(diǎn)。參考點(diǎn)可以任意選，但是考慮到轉(zhuǎn)彎的時(shí)候或者身體擺動(dòng)的時(shí)候不會(huì)往某一邊偏，于是將參考點(diǎn)選在魚的中軸線上，本來(lái)選在中軸線和魚兒頭頂橡膠的點(diǎn)但是最后轉(zhuǎn)彎的時(shí)候就跟秋名山老司機(jī)漂移一樣，那叫一個(gè)飄逸，最后將參考點(diǎn)選在了魚的腹部重心處。

2）、魚頭半徑

?
此案例中魚的各個(gè)部件都是以魚頭半徑R為單位衡量的，比如魚的身子第一節(jié)長(zhǎng)度是3.2R,依次確定好身體的各個(gè)部件相對(duì)于魚頭半徑的尺寸就能確定整條魚的總長(zhǎng)度為6.79R，繼而確定控件的總尺寸。如下圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算控件最小尺寸為8.36R,這樣就保證魚兒轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度都在控件之內(nèi)

3）、魚身角度

此處的魚身角度是指重心到魚頭圓心的連線和X軸正方向的夾角角度，即魚兒前進(jìn)方向的角度。此方向是確定各個(gè)部件方向及位置的的基礎(chǔ)方向，部件的定位、魚身角度以及尾部的擺動(dòng)角度都是在此角度基礎(chǔ)上通過(guò)加減角度來(lái)控制左右搖擺。?
　下邊我將演示一下如何通過(guò)這三個(gè)因素來(lái)確定頭部以及魚鰭的點(diǎn)坐標(biāo)(其他部位原理相同)?
　先假設(shè)魚身角度為0°，即頭朝向X軸正方向。通過(guò)重心點(diǎn)以及第一節(jié)身長(zhǎng)的一半的長(zhǎng)度，以及角度即可計(jì)算出頭部的圓心坐標(biāo)，然后再以頭部圓心坐標(biāo)和0.9R的長(zhǎng)度，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)80°確定右邊魚鰭的坐標(biāo)點(diǎn)?
　?

　魚鰭繪制原理相似，通過(guò)上文的右鰭坐標(biāo)可以計(jì)算出右鰭的另一端坐標(biāo)，魚鰭弧度是通過(guò)二階貝塞爾曲線繪制的?
　　

　　魚尾張合分析。魚尾是內(nèi)外兩個(gè)三角形疊加而成的，三角形頂點(diǎn)和三角形底邊中點(diǎn)連線的角度和最后一節(jié)身體的角度一直，三角形底邊左右兩點(diǎn)通過(guò)底邊的中點(diǎn)以及動(dòng)態(tài)計(jì)算出來(lái)的長(zhǎng)度確定的?
　　　　?
　　最后用放出骨架系統(tǒng)：黑線為各個(gè)部件的主軸，圓圈為各個(gè)部件邊界的定位點(diǎn)或貝塞爾曲線的控制點(diǎn)，是不是很酷，像不像電影里的動(dòng)作捕捉?
　　?

三、代碼實(shí)現(xiàn)

0）自定義Drawable

　　自定義View可能大家都知道，但是自定義Drawable卻并不是很常見(jiàn)。我們知道Drawable在Android里常常和ImageView配合使用，或者作為某個(gè)View的background，它不能通過(guò)標(biāo)簽的方式在xml里定義，所以嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)它不是一個(gè)可以獨(dú)立展示的控件，需要依附在其他控件中。在attrs.xml里自定義屬性也和它無(wú)緣，measure測(cè)量也可以省略，這么一看Drawabe好像就只是專著繪制，沒(méi)錯(cuò)，這就是它比View和ViewGroup繪圖的優(yōu)勢(shì) —— 輕量。?
既然說(shuō)到不用Measure，那么它的大小怎么確定呢？?
　　當(dāng)ImageView使用我們自定義Drawable的時(shí)候，如果設(shè)置的是wrap_content,那么content的內(nèi)容寬高從哪里來(lái)？Drawable提供了兩個(gè)函數(shù)?getIntrinsicHeight()、getIntrinsicWidth(),從名字上看是獲得固有寬高，所以我們就可以在這里控制我們的Drawable本來(lái)的寬高。如果ImageView的寬高是具體值的話，具體值超過(guò)Drawable的固有寬高，那么Drawable就會(huì)被拉伸（具體拉伸方案是依據(jù)ImageView的scaleType類型）,如果不想讓自己的內(nèi)容因拉伸而導(dǎo)致不清晰的話可以在draw()函數(shù)里通過(guò)canvas.getHeight()和canvas.getWidth()來(lái)獲取ImageView的大小。也可以通過(guò)getBounds方法獲取到一個(gè)Rect邊界來(lái)獲取尺寸。?
　　?
本例中的固有寬高就是可以容納小魚360°旋轉(zhuǎn)的尺寸8.38R

????@Override
????public?int?getIntrinsicHeight()?{
????????return?(int)?(8.38f?*?HEAD_RADIUS);
????}

????@Override
????public?int?getIntrinsicWidth()?{
????????return?(int)?(8.38f?*?HEAD_RADIUS);
????}

其次自定義Drawable只需復(fù)寫必要的四個(gè)函數(shù),比較簡(jiǎn)單具體作用見(jiàn)注釋

@Override
????public?void?draw(Canvas?canvas)?{
????????//和自定義View中的onDraw()異曲同工
????}

????@Override
????public?void?setAlpha(int?alpha)?{
????????//設(shè)置Drawable的透明度，一般情況下將此alpha值設(shè)置給Paint
????}

????@Override
????public?void?setColorFilter(ColorFilter?colorFilter)?{
????????//設(shè)置顏色濾鏡，一般情況下將此值設(shè)置給Paint
????}

????@Override
????public?int?getOpacity()?{
????????//決定繪制的部分是否遮住Drawable下邊的東西，有點(diǎn)抽象，有幾種模式
????????//PixelFormat.UNKNOWN
????????//PixelFormat.TRANSLUCENT?只有繪制的地方才蓋住下邊
????????//PixelFormat.TRANSPARENT?透明，不顯示繪制內(nèi)容
????????//PixelFormat.OPAQUE?完全蓋住下邊內(nèi)容
????????return?PixelFormat.TRANSLUCENT;
????}

主要是復(fù)寫draw()方法，利用canvas繪制各種想要的東西。

1）坐標(biāo)部分

　　最最最主要的坐標(biāo)計(jì)算代碼，小魚兒所有部件都是通過(guò)此方法計(jì)算出坐標(biāo)的 ，功能是計(jì)算一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，可以理解為一個(gè)長(zhǎng)度為length的線繞起點(diǎn)startPoint旋轉(zhuǎn)angle角度后線段另一端的坐標(biāo)

????/**
?????*??輸入起點(diǎn)、長(zhǎng)度、旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算終點(diǎn)
?????*?@param?startPoint?起點(diǎn)
?????*?@param?length?長(zhǎng)度
?????*?@param?angle?旋轉(zhuǎn)角度
?????*?@return?計(jì)算結(jié)果點(diǎn)
?????*/
????private?static?PointF?calculatPoint(PointF?startPoint,?float?length,?float?angle)?{
????????float?deltaX?=?(float)?Math.cos(Math.toRadians(angle))?*?length;
????????//符合Android坐標(biāo)的y軸朝下的標(biāo)準(zhǔn)
????????float?deltaY?=?(float)?Math.sin(Math.toRadians(angle-180))?*?length;
????????return?new?PointF(startPoint.x?+?deltaX,?startPoint.y?+?deltaY);
????}

這里要特別說(shuō)明一下Math.sin()、Math.cos()、Math.toRadians()這三個(gè)函數(shù)，其中sincos的參數(shù)是弧度制角度。說(shuō)到弧度制可能大家都忘得差不多了，帶大家回顧一下中學(xué)數(shù)學(xué)。角的度量可以用弧度制也可以用角度制表示。其中弧度和角度轉(zhuǎn)換的橋梁就是圓周率π

1角度=（π/180）弧度

比如說(shuō)想計(jì)算30°的正弦值，用Java代碼需要先將角度制的30°轉(zhuǎn)為弧度值即通過(guò)Math.toRadians(30)得到30°對(duì)應(yīng)的弧度，完整代碼如下：

double?sin30?=?Math.sin(?Math.toRadians(30)?);

打印結(jié)果是

0.49999999999999994

如果非要得到0.5的話就強(qiáng)轉(zhuǎn)成float型就行了，可能是由于double的精度問(wèn)題。

2）、第一節(jié)身體

第一節(jié)身體包括頭部和身體的第一段，代碼如下(虛線部分是身體其他部分的生成方法，暫時(shí)不管)

private?void?makeBody(Canvas?canvas,?float?headRadius)?{

????float?angle?=?mainAngle?+?(float)?Math.sin(Math.toRadians(currentValue?*?1.2?*?waveFrequence))?*?2;
????headPoint?=?calculatPoint(middlePoint,?BODY_LENGHT?/?2,mainAngle);
????//畫頭
????canvas.drawCircle(headPoint.x,?headPoint.y,?HEAD_RADIUS,?mPaint);
????????........
????????.......
????PointF?point1,?point2,?point3,?point4,?contralLeft,?contralRight;
????//point1和4的初始角度決定發(fā)髻線的高低值越大越低
????point1?=?calculatPoint(headPoint,?headRadius,??angle-80);
????point2?=?calculatPoint(endPoint,?headRadius?*?0.7f,?angle-90);
????point3?=?calculatPoint(endPoint,?headRadius?*?0.7f,?angle?+90);
????point4?=?calculatPoint(headPoint,?headRadius,?angle?+80);
????//決定胖瘦
????contralLeft?=?calculatPoint(headPoint,?BODY_LENGHT?*?0.56f,?angle?-130);
????contralRight?=?calculatPoint(headPoint,?BODY_LENGHT?*?0.56f,?angle?+130);
????mPath.reset();
????mPath.moveTo(point1.x,?point1.y);
????mPath.quadTo(contralLeft.x,?contralLeft.y,?point2.x,?point2.y);
????mPath.lineTo(point3.x,?point3.y);
????mPath.quadTo(contralRight.x,?contralRight.y,?point4.x,?point4.y);
????mPath.lineTo(point1.x,?point1.y);

????mPaint.setColor(Color.argb(BODY_ALPHA,?244,?92,?71));
????//畫身子
????canvas.drawPath(mPath,?mPaint);
}

float?angle?=?mainAngle?+?(float)?Math.sin(Math.toRadians(currentValue?*?1.2?*?waveFrequence))?*?2;//中心軸線和X軸順時(shí)針?lè)较驃A角

這里Math.sin(Math.toRadians(currentValue * 1.2 * waveFrequence))是控制第一節(jié)身體擺動(dòng)的核心方法，變量currentValue是ValueAnimator動(dòng)畫的過(guò)程數(shù)值,1.2是用來(lái)控制身體擺動(dòng)的固有頻率，waveFrequence是全局頻率，用于控制魚兒運(yùn)動(dòng)時(shí)的擺動(dòng)頻率，因?yàn)閟in函數(shù)是周期函數(shù)，且值域?yàn)閇-1,1]，計(jì)算結(jié)果乘2之后這句話就可以生成一個(gè)[-2,2]的變化范圍，用這個(gè)值加上mainAngle（身體前進(jìn)方向和X軸正方向夾角）就可以讓魚的第一節(jié)身體在身體主軸左右搖擺2°了。上邊的代碼生成了頭的圓心坐標(biāo)，第一節(jié)身體的四個(gè)頂角以及身體兩側(cè)的貝塞爾曲線控制點(diǎn)，通過(guò)這幾個(gè)點(diǎn)，就可以畫出魚的頭和第一節(jié)身體了，并且可以根據(jù)動(dòng)畫控制器的數(shù)值左右擺動(dòng)身體

　　?
第二節(jié)第三節(jié)身體思想和第一節(jié)身體一致，不過(guò)腰線沒(méi)有用貝塞爾曲線，而是直接用直線代替，所以二三節(jié)身體是梯形，需要注意的是在計(jì)算第二三節(jié)身體角度的時(shí)候擺動(dòng)核心方法要正余弦相互交替，否則就順拐了

3）、魚鰭

魚鰭的畫法也不難，麻煩的地方在于要判斷魚鰭是左邊的還是右邊的，因?yàn)轸~鰭的弧線是貝塞爾曲線生成的，而曲線的控制點(diǎn)要分左右。其中fatherAngle是魚身主軸方向和X軸的的夾角，finsAngle是魚鰭向內(nèi)擺動(dòng)時(shí)的偏移角度

????????//魚鰭控制點(diǎn)相對(duì)于魚主軸方向的角度
????????float?contralAngle?=?115;
????????mPath.reset();
????????mPath.moveTo(startPoint.x,?startPoint.y);
????????//魚鰭的另一端
????????PointF?endPoint?=?calculatPoint(startPoint,?FINS_LENGTH,?type?==?FINS_RIGHT???fatherAngle?-?finsAngle-180?:?fatherAngle?+?finsAngle+180);
????????//曲線的控制點(diǎn)
????????PointF?contralPoint?=?calculatPoint(startPoint,?FINS_LENGTH?*?1.8f,?type?==?FINS_RIGHT??
????????????????fatherAngle?-?contralAngle?-?finsAngle?:?fatherAngle?+?contralAngle?+?finsAngle);
????????mPath.quadTo(contralPoint.x,?contralPoint.y,?endPoint.x,?endPoint.y);
????????mPath.lineTo(startPoint.x,?startPoint.y);
????????mPaint.setColor(Color.argb(FINS_ALPHA,?244,?92,?71));
????????canvas.drawPath(mPath,?mPaint);
????????mPaint.setColor(Color.argb(OTHER_ALPHA,?244,?92,?71));

????}

4）、魚尾

魚尾是大小兩個(gè)等腰三角形疊加而成的，三角形的頂點(diǎn)重合。繪制原理是根據(jù)三角形底邊中點(diǎn)來(lái)確定底邊的兩個(gè)點(diǎn)，其中角度和魚尾主方向垂直。其中newWith變量的是根據(jù)當(dāng)前動(dòng)畫的過(guò)程值動(dòng)態(tài)生成的

private?void?makeTail(Canvas?canvas,?PointF?mainPoint,?float?length,?float?maxWidth,?float?angle)?{
????????float?newWidth?=?(float)?Math.abs(Math.sin(Math.toRadians(currentValue?*?1.7?*?waveFrequence))?*?maxWidth?+?HEAD_RADIUS/5*3);
????????//endPoint為三角形底邊中點(diǎn)
????????PointF?endPoint?=?calculatPoint(mainPoint,?length,?angle-180);
????????PointF?endPoint2?=?calculatPoint(mainPoint,?length?-?10,?angle-180);
????????PointF?point1,?point2,?point3,?point4;
????????point1?=?calculatPoint(endPoint,?newWidth,?angle-90);
????????point2?=?calculatPoint(endPoint,?newWidth,?angle?+90);
????????point3?=?calculatPoint(endPoint2,?newWidth?-?20,?angle-90);
????????point4?=?calculatPoint(endPoint2,?newWidth?-?20,?angle?+90);
????????//內(nèi)
????????mPath.reset();
????????mPath.moveTo(mainPoint.x,?mainPoint.y);
????????mPath.lineTo(point3.x,?point3.y);
????????mPath.lineTo(point4.x,?point4.y);
????????mPath.lineTo(mainPoint.x,?mainPoint.y);
????????canvas.drawPath(mPath,?mPaint);
????????//外
????????mPath.reset();
????????mPath.moveTo(mainPoint.x,?mainPoint.y);
????????mPath.lineTo(point1.x,?point1.y);
????????mPath.lineTo(point2.x,?point2.y);
????????mPath.lineTo(mainPoint.x,?mainPoint.y);
????????canvas.drawPath(mPath,?mPaint);

????}

5）、動(dòng)畫引擎

接下來(lái)就是激動(dòng)人心的引擎“發(fā)動(dòng)”時(shí)間了，看過(guò)上篇文章Android仿百度貼吧客戶端Loading小球的朋友就知道引擎部分是一個(gè)ValueAnimator，此篇也是。 動(dòng)畫周期180秒，數(shù)值變化從0到54000，無(wú)限循環(huán)往復(fù)運(yùn)行，將過(guò)程值賦值給currentValue然后刷新Drawable

//引擎部分
ValueAnimator?valueAnimator?=?ValueAnimator.ofInt(0,?54000);
valueAnimator.setDuration(180?*?1000);
valueAnimator.setInterpolator(new?LinearInterpolator());
valueAnimator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE);
valueAnimator.setRepeatMode(ValueAnimator.REVERSE);
valueAnimator.addUpdateListener(new?ValueAnimator.AnimatorUpdateListener()?{
????@Override
????public?void?onAnimationUpdate(ValueAnimator?animation)?{
????????currentValue?=?(int)?(animation.getAnimatedValue());
????????invalidateSelf();
????}
});

運(yùn)行結(jié)果：

四、結(jié)語(yǔ)

動(dòng)畫的分析和實(shí)現(xiàn)是一個(gè)枯燥又費(fèi)腦筋的過(guò)程，時(shí)不時(shí)還要復(fù)習(xí)一下還給老師的數(shù)學(xué)知識(shí)，不過(guò)當(dāng)引擎發(fā)動(dòng)的時(shí)候看到繪制的東西動(dòng)起來(lái)了你會(huì)覺(jué)得所有的努力都是值得的。下一篇將分析如何讓魚兒游動(dòng)起來(lái)，希望大家繼續(xù)關(guān)注。?
繪制部分源碼：靈動(dòng)的紅鯉魚Github源碼