Android关于Canvas你所知道的和不知道的一切

张风捷特烈

发布于 2018-12-06 11:45:35

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发布于 2018-12-06 11:45:35

在一年的Android自学中，Canvas一直是我能避且避的类，甚至不惜封装自己的绘图库来替代它。如今回首，虐我千万次的Canvas也不过如此，静下心看看，其实也没有想象中的那么糟糕。就像曾经等级30的我去打点等级40的副本(Canvas)非常吃力，现在等级50的我回来吊打它一样。所以朋友，遇到承受不了的困扰，不要太沮丧，去别的地方刷怪升级，一旦境界提升了，早晚可以"报仇雪恨" Android技术栈C模块,第一篇正式开讲：

如果将View、Canvas、Paint、Coder(编写代码的人)做个类比：

那么Canvas是一个黑匣子里的白纸，它的特性是可以添加图层和平移，旋转、缩放、斜切等，最重要的就是它的n种drawXXX... Paint是绘制用的画笔，它的特性是提供绘制工具与制定画笔的特殊效果(如笔头Cap，线接方式Join,六种Effect) View则是让黑匣子变成透明的视口，也是我们最熟悉。那Coder就是在操纵画笔的在白纸上绘制的人，是最核心的

一、前期准备:

1.自定义View中的canvas：

说起Canvas对象,貌似很少去new它，更多的是在自定义控件时的Ondraw方法里回调有canvas对象

public class CanvasView extends View {

    public CanvasView(Context context) {
        this(context, null);

    }

    public CanvasView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        init();
    }

    private void init() {
        //TODO init 初始化
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        //TODO drawGrid 绘制网格
        //TODO drawCoo 绘制坐标系
    }
}

这里值得提一下：onDarw中尽量不要创建对象，因为视图更新都会走onDarw(),而不断开辟空间

onDraw.png

2.准备网格与坐标系

如果要演示绘制，这两者必不可少，放在analyze包里实现效果：给出坐标原点后会自动绘制坐标系以及网格和数字

网格和坐标系效果2.png

1).使用方式：

//成员变量
    private Paint mGridPaint;//网格画笔
    private Point mWinSize;//屏幕尺寸
    private Point mCoo;//坐标系原点
    
//TODO init 初始化:release：
    //准备屏幕尺寸
    mWinSize = new Point();
    mCoo = new Point(500, 500);
    Utils.loadWinSize(getContext(), mWinSize);
    mGridPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
    
//TODO drawGrid 绘制网格：release：
    HelpDraw.drawGrid(canvas, mWinSize, mGridPaint);
//TODO drawCoo 绘制坐标系:release：
    HelpDraw.drawCoo(canvas, mCoo, mWinSize, mGridPaint);

2).网格--路径辅助：com.toly1994.c.view.analyze.HelpPath#gridPath

/**
 * 绘制网格:注意只有用path才能绘制虚线
 *
 * @param step 小正方形边长
 * @param winSize 屏幕尺寸
 */
public static Path gridPath(int step, Point winSize) {
    Path path = new Path();
    for (int i = 0; i < winSize.y / step + 1; i++) {
        path.moveTo(0, step * i);
        path.lineTo(winSize.x, step * i);
    }
    for (int i = 0; i < winSize.x / step + 1; i++) {
        path.moveTo(step * i, 0);
        path.lineTo(step * i, winSize.y);
    }
    return path;
}

2).网格--绘制:com.toly1994.c.view.analyze.HelpDraw#drawGrid

/**
 * 绘制网格
 * @param canvas 画布
 * @param winSize 屏幕尺寸
 * @param paint 画笔
 */
public static void drawGrid(Canvas canvas, Point winSize, Paint paint) {
    //初始化网格画笔
    paint.setStrokeWidth(2);
    paint.setColor(Color.GRAY);
    paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
    //设置虚线效果new float[]{可见长度, 不可见长度},偏移值
    paint.setPathEffect(new DashPathEffect(new float[]{10, 5}, 0));
    canvas.drawPath(HelpPath.gridPath(50, winSize), paint);
}

3).辅助--获取屏幕尺寸：com.toly1994.c.view.analyze.Utils#loadWinSize

/**
 * 获得屏幕高度
 *
 * @param ctx 上下文
 * @param winSize 屏幕尺寸
 */
public static void loadWinSize(Context ctx, Point winSize) {
    WindowManager wm = (WindowManager) ctx.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
    DisplayMetrics outMetrics = new DisplayMetrics();
    if (wm != null) {
        wm.getDefaultDisplay().getMetrics(outMetrics);
    }
    winSize.x = outMetrics.widthPixels;
    winSize.y = outMetrics.heightPixels;
}

4).坐标系--路径：com.toly1994.c.view.analyze.HelpPath#cooPath

/**
 * 坐标系路径
 *
 * @param coo     坐标点
 * @param winSize 屏幕尺寸
 * @return 坐标系路径
 */
public static Path cooPath(Point coo, Point winSize) {
    Path path = new Path();
    //x正半轴线
    path.moveTo(coo.x, coo.y);
    path.lineTo(winSize.x, coo.y);
    //x负半轴线
    path.moveTo(coo.x, coo.y);
    path.lineTo(coo.x - winSize.x, coo.y);
    //y负半轴线
    path.moveTo(coo.x, coo.y);
    path.lineTo(coo.x, coo.y - winSize.y);
    //y负半轴线
    path.moveTo(coo.x, coo.y);
    path.lineTo(coo.x, winSize.y);
    return path;
}

5).坐标系--绘制:com.toly1994.c.view.analyze.HelpDraw#drawCoo

/**
 * 绘制坐标系
 * @param canvas  画布
 * @param coo     坐标系原点
 * @param winSize 屏幕尺寸
 * @param paint   画笔
 */
public static void drawCoo(Canvas canvas, Point coo, Point winSize, Paint paint) {
    //初始化网格画笔
    paint.setStrokeWidth(4);
    paint.setColor(Color.BLACK);
    paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
    //设置虚线效果new float[]{可见长度, 不可见长度},偏移值
    paint.setPathEffect(null);
    //绘制直线
    canvas.drawPath(HelpPath.cooPath(coo, winSize), paint);
    //左箭头
    canvas.drawLine(winSize.x, coo.y, winSize.x - 40, coo.y - 20, paint);
    canvas.drawLine(winSize.x, coo.y, winSize.x - 40, coo.y + 20, paint);
    //下箭头
    canvas.drawLine(coo.x, winSize.y, coo.x - 20, winSize.y - 40, paint);
    canvas.drawLine(coo.x, winSize.y, coo.x + 20, winSize.y - 40, paint);
    //为坐标系绘制文字
    drawText4Coo(canvas, coo, winSize, paint);
}
/**
 * 为坐标系绘制文字
 *
 * @param canvas  画布
 * @param coo     坐标系原点
 * @param winSize 屏幕尺寸
 * @param paint   画笔
 */
private static void drawText4Coo(Canvas canvas, Point coo, Point winSize, Paint paint) {
    //绘制文字
    paint.setTextSize(50);
    canvas.drawText("x", winSize.x - 60, coo.y - 40, paint);
    canvas.drawText("y", coo.x - 40, winSize.y - 60, paint);
    paint.setTextSize(25);
    //X正轴文字
    for (int i = 1; i < (winSize.x - coo.x) / 50; i++) {
        paint.setStrokeWidth(2);
        canvas.drawText(100 * i + "", coo.x - 20 + 100 * i, coo.y + 40, paint);
        paint.setStrokeWidth(5);
        canvas.drawLine(coo.x + 100 * i, coo.y, coo.x + 100 * i, coo.y - 10, paint);
    }
    //X负轴文字
    for (int i = 1; i < coo.x / 50; i++) {
        paint.setStrokeWidth(2);
        canvas.drawText(-100 * i + "", coo.x - 20 - 100 * i, coo.y + 40, paint);
        paint.setStrokeWidth(5);
        canvas.drawLine(coo.x - 100 * i, coo.y, coo.x - 100 * i, coo.y - 10, paint);
    }
    //y正轴文字
    for (int i = 1; i < (winSize.y - coo.y) / 50; i++) {
        paint.setStrokeWidth(2);
        canvas.drawText(100 * i + "", coo.x + 20, coo.y + 10 + 100 * i, paint);
        paint.setStrokeWidth(5);
        canvas.drawLine(coo.x, coo.y + 100 * i, coo.x + 10, coo.y + 100 * i, paint);
    }
    //y负轴文字
    for (int i = 1; i < coo.y / 50; i++) {
        paint.setStrokeWidth(2);
        canvas.drawText(-100 * i + "", coo.x + 20, coo.y + 10 - 100 * i, paint);
        paint.setStrokeWidth(5);
        canvas.drawLine(coo.x, coo.y - 100 * i, coo.x + 10, coo.y - 100 * i, paint);
    }
}

二、Canvas绘制基础图形(如果觉得简单可跳过)

以前看到一个类有很多方法都有些不耐烦，这么多，怎么记得住。现在看到一个类有很多方法，--哇，太好了，哈哈，竟然连这方法都有，作者真给力省的我实现了。 Canvas图形绘制的API,所有的我分了一下类：如下(颜色、点、线、矩形、类圆、文字、图片、其他) 下面一一介绍：

Canvas绘制API

1.绘制颜色

绘制颜色

    /**
     * 绘制颜色(注意在画坐标系前绘制，否则后者覆盖)
     * @param canvas
     */
    private void drawColor(Canvas canvas) {
//        canvas.drawColor(Color.parseColor("#E0F7F5"));
//        canvas.drawARGB(255, 224, 247, 245);
//        三者等价
        canvas.drawRGB(224, 247, 245);
    }

绘制颜色.png

2.绘制点

绘制点.png

    /**
     * 绘制点
     * @param canvas
     */
    private void drawPoint(Canvas canvas) {
        //绘制点
        canvas.drawPoint(100, 100, mRedPaint);
        ////绘制一组点，坐标位置由float数组指定(必须是2的倍数个)
        canvas.drawPoints(new float[]{
                400, 400, 500, 500,
                600, 400, 700, 350,
                800, 300, 900, 300
        }, mRedPaint);
    }

绘制点.png

3.绘制直线

绘制线

/**
 * 绘制线
 * @param canvas
 */
private void drawLine(Canvas canvas) {
    canvas.drawLine(500, 200, 900, 400, mRedPaint);
    //绘制一组点，坐标位置由float数组指定(必须是4的倍数个)
    canvas.drawLines(new float[]{
            200, 200, 400, 200,
            400, 200, 200, 400,
            200, 400, 400, 400
    }, mRedPaint);
}

绘制线.png

4.绘制矩形

绘制矩形.png

    /**
     * 绘制矩形
     *
     * @param canvas
     */
    private void drawRect(Canvas canvas) {
        canvas.drawRect(100, 100, 500, 300, mRedPaint);
        //等价上行
//        Rect rect = new Rect(100, 100, 500, 300);
//        canvas.drawRect(rect,mRedPaint);
        //(左上右下X圆角，Y圆角)
        canvas.drawRoundRect(100 + 500, 100, 500 + 500, 300, 50, 50, mRedPaint);
    }

绘制矩形.png

5.绘制类圆

绘制类圆.png

    /**
     * 绘制类圆
     *
     * @param canvas
     */
    private void drawLikeCircle(Canvas canvas) {
        //绘制圆(矩形边界,画笔)
        canvas.drawCircle(650, 200, 100, mRedPaint);
//        canvas.drawOval(100, 100, 500, 300, mRedPaint);
        //等价上行
        //绘制椭圆(矩形边界,画笔)
        RectF rect = new RectF(100, 100, 500, 300);
        canvas.drawOval(rect, mRedPaint);

        RectF rectArc = new RectF(100 + 500, 100, 500 + 500, 300);
        //绘制圆弧(矩形边界,开始角度,扫过角度,使用中心?边缘两点与中心连线区域：边缘两点连线区域)
        canvas.drawArc(rectArc, 0, 90, true, mRedPaint);

        RectF rectArc2 = new RectF(100 + 500 + 300, 100, 500 + 500 + 300, 300);
        //绘制圆弧(矩形边界,开始角度,扫过角度,使用中心?边缘两点与中心连线区域：边缘两点连线区域)
        canvas.drawArc(rectArc2, 0, 90, false, mRedPaint);
    }

绘制类圆.png

6.绘制图片

绘制图片.png

    /**
     * 绘制图片
     * @param canvas
     */
    private void drawBitmap(Canvas canvas) {
        //1.定点绘制图片
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.menu_bg);
        canvas.drawBitmap(bitmap, 100, 100, mRedPaint);
        //2.适用变换矩阵绘制图片
        Matrix matrix = new Matrix();
        //设置变换矩阵:缩小3倍，斜切0.5,右移150，下移100
        matrix.setValues(new float[]{
                1, 0.5f, 1500 * 3,
                0, 1, 100 * 3,
                0, 0, 3
        });
        canvas.drawBitmap(bitmap, matrix, mRedPaint);

        //3.图片适用矩形区域不剪裁
        RectF rectf1 = new RectF(100 + 900, 100, 600 + 900, 400);
        canvas.drawBitmap(bitmap, null, rectf1, mRedPaint);

        //4.图片裁剪出的矩形区域
        Rect rect = new Rect(300, 300, 400, 400);
        //图片适用矩形区域
        RectF rectf2 = new RectF(100 + 900, 100 + 400, 600 + 900, 400 + 400);
        canvas.drawBitmap(bitmap, rect, rectf2, mRedPaint);
    }

绘制图片.png

7.绘制Picture

1).一开始挺纳闷Picture不就是图片吗?然后翻了一下API:

/**
 * A Picture records drawing calls (via the canvas returned by beginRecording)
 * and can then play them back into Canvas (via {@link Picture#draw(Canvas)} or
 * {@link Canvas#drawPicture(Picture)}).For most content (e.g. text, lines, rectangles),
 * drawing a sequence from a picture can be faster than the equivalent API
 * calls, since the picture performs its playback without incurring any
 * method-call overhead.
 *
 * <p class="note"><strong>Note:</strong> Prior to API level 23 a picture cannot
 * be replayed on a hardware accelerated canvas.</p>
 
 一个Picture类记录绘制(通过beginRecording方法返回的Canvas)，可以展示这个Canvas
 到其他Canvas上(通过Picture#draw(Canvas)或者Canvas#drawPicture(Picture))，
 对于大多数的内容，从picture绘制都要比相应的API要快速，因为picture的展现不会招致方法调用开销
 在API级别23之前，无法在硬件加速画布上展示Picture(自译，仅供参考)

2).通过一段代码你就能很清楚它是干嘛用的

如果绘制一个品字，需要这样：

testPicture.png

  private void drawPicture(Canvas canvas) {
        canvas.drawRect(100, 0, 200, 100, mRedPaint);
        canvas.drawRect(0, 100, 100, 200, mRedPaint);
        canvas.drawRect(200, 100, 300, 200, mRedPaint);
    }

如果想要复用这个品字形，大多数人知道，平移画布，复制粘贴，对于少量的代码，这还可以接收，如果是非常复杂的图形，每次绘制重复的内容，会浪费性能

 private void drawPicture(Canvas canvas) {
     //创建Picture对象
     Picture picture = new Picture();
     //确定picture产生的Canvas元件的大小，并生成Canvas元件
     Canvas recodingCanvas = picture.beginRecording(canvas.getWidth(), canvas.getHeight());
     //Canvas元件的操作
     recodingCanvas.drawRect(100, 0, 200, 100, mRedPaint);
     recodingCanvas.drawRect(0, 100, 100, 200, mRedPaint);
     recodingCanvas.drawRect(200, 100, 300, 200, mRedPaint);
     //Canvas元件绘制结束
     picture.endRecording();
     
     canvas.save();
     canvas.drawPicture(picture);//使用picture的Canvas元件
     canvas.translate(0, 300);
     picture.draw(canvas);//同上：使用picture的Canvas元件
     canvas.drawPicture(picture);
     canvas.translate(350, 0);
     canvas.drawPicture(picture);
     canvas.restore();

testPicture2.png

Picture相当于先拍一张照片，并且是在别的Canvas上，在别的Canvas上，在别的Canvas上! 重要的话说三遍：当需要的时候在贴在当前的canvas上，picture绘制的优势就是节能减排当有大量复杂内容需要复用，Picture这个的canvas元件是不二的选择：

8.绘制文字(文字的效果有Paint决定，细节将在Paint篇介绍)

绘制文字

    /**
     * 绘制文字
     *
     * @param canvas
     */
    private void drawText(Canvas canvas) {
        mRedPaint.setTextSize(100);
        canvas.drawText("张风捷特烈--Toly", 200, 300, mRedPaint);
    }

绘制文字.png

无聊的代码终于敲完了，进入正题。

三、Canvas的画布变换

以前对Canvas的变换很厌倦，现在看了键值是神技作为一代PS大神的我，理解Canvas状态保存与恢复本应易如反掌，为何最近才豁然开朗

1.先看下面的图形：将坐标系原点设为(500,500)

    private void stateTest(Canvas canvas) {
        canvas.drawLine(mCoo.x + 500, mCoo.y + 200, mCoo.x + 900, mCoo.y + 400, mRedPaint);
//        canvas.rotate(45);
        canvas.drawRect(mCoo.x + 100, mCoo.x + 100, mCoo.y + 300, mCoo.y + 200, mRedPaint);
    }

状态测试1.png

问题来了,想画一个斜45度的矩形怎么办? 貌似没有斜矩形的API,一个一个点找，貌似太麻烦了，我把纸转一下不就行了吗! 纸就是Canvas,看一下API,果然有rotate()方法，怀着忐忑的心情：

    private void stateTest(Canvas canvas) {
        canvas.drawLine(mCoo.x + 500, mCoo.y + 200, mCoo.x + 900, mCoo.y + 400, mRedPaint);
        canvas.rotate(45);
        canvas.drawRect(mCoo.x + 100, mCoo.x + 100, mCoo.y + 300, mCoo.y + 200, mRedPaint);
    }

果然转得天翻地覆

状态测试旋转.png

2.图层的概念

PS中的图层可谓PS的精华，它保证了在一个图层中绘制而不会影响到其他的图层在Canvas中每次的save()都存将先前的状态保存下来，产生一个新的绘图层，我们可以随心所欲地地画而不会影响其他已画好的图，最后用restore()将这个图层合并到原图层这像是栈的概念，每次save()，新图层入栈(注意可以save多次)，只有栈顶的层可以进行操作，restore()弹栈

图层.png

3.旋转画布:rotate()

    private void stateTest(Canvas canvas) {
        canvas.drawLine(mCoo.x + 500, mCoo.y + 200, mCoo.x + 900, mCoo.y + 400, mRedPaint);
        canvas.drawRect(mCoo.x + 100, mCoo.x + 100, mCoo.y + 300, mCoo.y + 200, mRedPaint);
        canvas.save();//保存canvas状态
        //(角度,中心点x,中心点y)
        canvas.rotate(45, mCoo.x + 100, mCoo.y + 100);
        mRedPaint.setColor(Color.parseColor("#880FB5FD"));
        canvas.drawRect(mCoo.x + 100, mCoo.x + 100, mCoo.y + 300, mCoo.y + 200, mRedPaint);
        canvas.restore();//图层向下合并
    }

定点旋转.png

4.平移画布：translate()：写一堆mCoo，也就是让画布移动一下而已

效果必变，是不是清爽许多

    private void stateTest(Canvas canvas) {
        canvas.save();
        canvas.translate(mCoo.x, mCoo.y);//将原点平移到坐标系原点
        canvas.drawLine(500, 200, 900, 400, mRedPaint);
        canvas.drawRect(100, 100, 300, 200, mRedPaint);
        canvas.save();//保存canvas状态
        //(角度,中心点x,中心点y)
        canvas.rotate(45, 100, 100);
        mRedPaint.setColor(Color.parseColor("#880FB5FD"));
        canvas.drawRect(100, 100, 300, 200, mRedPaint);
        canvas.restore();//图层向下合并
        canvas.restore();
    }

平移.png

5.缩放画布：scale()

    private void stateTest(Canvas canvas) {
        canvas.save();
        canvas.translate(mCoo.x, mCoo.y);//将原点平移到坐标系原点
        canvas.drawLine(500, 200, 900, 400, mRedPaint);
        canvas.drawRect(100, 100, 300, 200, mRedPaint);
        canvas.save();//保存canvas状态
        //(角度,中心点x,中心点y)
        canvas.scale(2, 2, 100, 100);
        mRedPaint.setColor(Color.parseColor("#880FB5FD"));
        canvas.drawRect(100, 100, 300, 200, mRedPaint);
        canvas.restore();//图层向下合并
        canvas.restore();
    }

定点缩放.png

6.斜切画布：scale()

    private void stateTest(Canvas canvas) {

        canvas.save();
        canvas.translate(mCoo.x, mCoo.y);//将原点平移到坐标系原点
        canvas.drawLine(500, 200, 900, 400, mRedPaint);
        canvas.drawRect(100, 100, 300, 200, mRedPaint);
        canvas.save();//保存canvas状态
        canvas.skew(1f,0f);
        mRedPaint.setColor(Color.parseColor("#880FB5FD"));
        canvas.drawRect(100, 100, 300, 200, mRedPaint);
        canvas.restore();//图层向下合并
        canvas.restore();
    }

斜切.png

7.画布选择保存状态：

canvas保存状态.png

public int save (int saveFlags)
默认：MATRIX_SAVE_FLAG | CLIP_SAVE_FLAG

ALL_SAVE_FLAG               保存全部状态
CLIP_SAVE_FLAG              过期---仅保存剪辑区(不作为图层)
CLIP_TO_LAYER_SAVE_FLAG     过期---仅剪裁区作为图层保存
FULL_COLOR_LAYER_SAVE_FLAG  过期---仅保存图层的全部色彩通道
HAS_ALPHA_LAYER_SAVE_FLAG   过期---仅保存图层的alpha(不透明度)通道
MATRIX_SAVE_FLAG            过期---仅保存Matrix信息( translate, rotate, scale, skew)

    int count = canvas.getSaveCount();//获取图层的个数3
    canvas.restoreToCount(1);//直接恢复到第几个图层

四、Canvas的裁剪

1.可见主要就两种类型，内裁剪和外裁剪，Op的操作被废弃了

canvas剪裁.png

2.内剪裁：(区域内的之后绘制的内容保存)

    private void clip(Canvas canvas) {
        //剪裁区域
        Rect rect = new Rect(20, 100, 250, 300);
        canvas.clipRect(rect);
        canvas.drawRect(0, 0, 200, 300, mRedPaint);
    }

内剪裁.png

3.外剪裁：(区域外的之后绘制的内容保存)--注意API26及以上可用

    private void clip(Canvas canvas) {
        //剪裁区域
        Rect rect = new Rect(20, 100, 250, 300);
        canvas.clipOutRect(rect);
        canvas.drawRect(0, 0, 200, 300, mRedPaint);
    }

外剪裁.png

Canvas的相关内容就到这里(注：路径的绘制会在Path篇精讲)，下一节将带来画笔Paint的知识

后记：捷文规范

1.本文成长记录及勘误表

项目源码	日期	备注
V0.1--无	2018-11-5	Android关于Canvas你所知道的和不知道的一切
V0.2--无	2018-11-6	增加绘制Picture的内容

2.更多关于我

笔名	QQ	微信	爱好
张风捷特烈	1981462002	zdl1994328	语言
我的github	我的简书	我的CSDN	个人网站

3.声明

1----本文由张风捷特烈原创,转载请注明 2----欢迎广大编程爱好者共同交流 3----个人能力有限，如有不正之处欢迎大家批评指证，必定虚心改正 4----看到这里，我在此感谢你的喜欢与支持

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原始发表：2018.11.05 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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