利用SurfaceView实现下雨与下雪动画的效果

这篇文章主要给大家介绍了关于利用SurfaceView实现下雨与下雪动画效果的相关资料，需要一些基本的View知识和会一些基础Kotlin语法，文中给出了详细的示例代码供大家参考学习，需要的朋友们一起学习学习吧。

前言

最近打算做一波东西巩固一下自己近期所学所得。话不多说，先看一下最终完成的效果图：

下雨.gif

这里比较懒……第二个图片中还是降雨……不过这不是关键点……

下雪.gif

录制的mp4，转成了gif。第一个gif设置了帧率，所以看起来可能掉帧比较严重，但是实际上并不会，因为这里我也注意了1s要绘制60帧的问题。阅读本文需要一些基本的View知识和会一些基础Kotlin语法。说实话，就知识点来说，跟Kotlin是没多大关系的，只要懂基本的语法就可以了。

理清思路

在动手前先要理一下思路，从以下几个方面来分析一下该采用什么方案来实现这个效果：

• 工作线程：首先要想到的是：这个下雨的效果需要通过不停的绘制来实现，如果在主线程做这个操作，很有可能会阻塞主线程，导致ANR或者异常卡顿。所以需要一个能在子线程进行绘制的View，毫无疑问SurfaceView可以满足这个需求。

• 如何实现：分析一下一颗雨滴的实现。首先，简单的效果其实可以用画线的方式代替。并不是每个人都有写轮眼，动态视力那么好的，一旦动起来谁还知道他是条线还是雨滴……当然了，Canvas绘制的API有很多，并不一定非要用这种方式来实现。所以在在设计类的时候我们将draw的方法设置成可以让子类复写就可以了，你不满意我的实现？没问题，我给你改的自由~

• 下落的实现：让雨滴动起来，有两种方式，一种是纯按坐标来绘制，另外一种是利用属性动画，自己重写估值器，动态改变y值。最终我还是采用了前一种方案，后一种属性动画的方案我为什么放弃了呢？原因是：这里的绘制的方式是靠外部不断的触发绘制事件来实现动态绘制的，很显然第一种方式更加符合这里的情况。

以上就是我初期的一些关于实现的思考了，接下来是代码实现分析。

代码实现分析

先放代码结构图：

代码结构

WeatherShape所有天气的父类，Rain和Snow是两个具体实现类。

看一下父类的代码：

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
 }
}

说起这个代码，恩，还是经历过一番重构的……周六去找同学玩的路上顺便重构了一下，将一些可以放到基类中的操作都抽取到了基类中。这样虽然灵活不足，但是子类可以很方便的通过继承实现一个需要类似功能的东西，就比如这里的下雨和下雪。顺便吐槽一下……我注释的风格不太好，中英混搭……如果你仔细观察，可以看到gif中的雨点或者雪花形态可能都有一些些的不一样，是的，每一滴雨和雪花，都经过了一些随机的转变。

里面比较重要的两个属性是isInUse和isRandom，本来想用一个容器来作为Shape的管理类，统一管理，但是这样肯定会让使用和复用的流程更加复杂。最后还是决定用简单一点的方法，Shape内部保存一个使用状态和是否是随机的。isRandoma表示这个Shape是否是随机的，随机在目前的代码中会体现在Shape的x坐标上。如果随机标识是true，那么x坐标将是0 ~ ScreenWidth中的任意值。那么不是随机的呢？在我的实现中，同一类Shape将会被分为两类，一类常量组。会拥有相对固定的x值，但是也会有10~15px的随机偏移。另一类就是随机组，x值全屏自己随机，这样就尽量让屏幕各处都有雨滴（雪花）但会有疏密之别。initStyle就是这一随机的过程，有兴趣可以看看实现~

start和end是Shape的左上角点和右下角点，如果你对于Cavans的api有了解，就应该知道通过对start和end的转换和计算，可以绘制出大部分的形状。

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。

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