PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI

猛猛的小盆友發表於2019-01-05
APIAndroidUI

目錄
一、前言
二、API講解
三、實戰
四、更多案例
五、寫在最後

一、前言

2019年了，然而2017計劃寫的東西還沒開始?，這次的拖延症來的比平常早卻去的比平常晚。今天進行分享的是UI中的PathMeasure，同時記錄自己在使用過程中的幾個疑惑點。話不多說，開始進入正題。

二、API講解

這一小節主要是對PathMeasure的構造方法和公有方法進行講解

1、構造方法

（1）PathMeasure()

public PathMeasure() 
複製程式碼

方法描述： 建立一個空的PathMeasure，但是使用之前需要先呼叫 setPath 方法來與 Path 進行關聯。被關聯的 Path 必須是已經建立好的，如果關聯之後 Path 內容進行了更改，則需要使用 setPath 方法重新關聯。

（2）PathMeasure(Path path, boolean forceClosed)

public PathMeasure(Path path, boolean forceClosed) 
複製程式碼

方法描述： 建立 PathMeasure 並關聯一個指定的Path，且Path需要已經建立完成。 這個構造方法其實 和 使用 PathMeasure() 後呼叫 setPath方法 進行關聯一個Path的效果是一樣的；當然，被關聯的 Path 也必須是已經建立好的，如果關聯之後 Path 內容進行了更改，則需要使用 setPath 方法重新關聯。

引數解析： 第一個引數 path： 被關聯的 Path，也就是需要測量的Path； 第二個引數 forceClosed： 是否要閉合Path。 設定為true：則不論Path是否閉合，都會自動閉合該 Path(如果Path可以閉合的話)，然後進行測量； 設定為false：則Path保持原來的樣子，進行測量；

值得注意的兩個小點：（敲黑板了！！！）
1、不論 forceClosed 設定為何種狀態(true 或者 false)，都不會影響原有Path的狀態，即 Path 與 PathMeasure 關聯之後，之前的Path 不會有任何改變
2、forceClosed 的設定狀態可能會影響測量結果，如果 Path 未閉合但在與 PathMeasure 關聯的時候設定 forceClosed 為 true 時，測量結果可能會比 Path 實際長度稍長一點，具體請看下面的例子。

舉個栗子?

完整程式碼請看這裡，傳送門

程式碼主要畫了如下圖的路徑，然後對使用PathMeasure與該path進行關聯，一個對forceClosed設定為true，一個為false，然後進行日誌列印。

PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI
可以清楚的設定為true的路徑長度為800（五段折線加起來是600，再加上頭尾相連的長度200，正好是800），而為false的長度為600（正好是五段折線加起來是600） 如果你的Path已經是閉合的（即頭尾相連的），則此時forceClosed設定為true或false，其長度結果是一樣的。

Path mPath;
Paint mPaint;
int width;
int height;
boolean isInit = false;
PathMeasure closePathMeasure;
PathMeasure noClosePathMeasure;

@Override
protected void init(Context context) {
    mPath = new Path();
    mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
    mPaint.setColor(ContextCompat.getColor(context, R.color.color_blue));
    mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
}

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

    if (!isInit) {
        isInit = true;
        width = getMeasuredWidth() / 2;
        height = getMeasuredHeight() / 2;
        
        mPath.lineTo(0, 100);
        mPath.lineTo(100, 100);
        mPath.lineTo(100, -100);
        mPath.lineTo(200, -100);
        mPath.lineTo(200, 0);

        closePathMeasure = new PathMeasure(mPath, true);
        float closeLength = closePathMeasure.getLength();

        noClosePathMeasure = new PathMeasure(mPath, false);
        float noCloseLength = noClosePathMeasure.getLength();
        
        Log.i(TAG, "[closeLength:" + closeLength +
                "; noCloseLength:" + noCloseLength + "]");
    }
}

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.translate(width, height);
    canvas.drawPath(mPath, mPaint);
}
複製程式碼

日誌輸出：

PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI

2、共有方法

（1）setPath

public void setPath(Path path, boolean forceClosed) 
複製程式碼

方法描述： 關聯一個Path，該方法的作用是：當路徑Path變動後，PathMeasure需要重新關聯，否則從PathMeasure得到的資料還是之前關聯的Path資料，而並非新的Path資料。

引數解析： 第一個引數 path： 被關聯的 Path，也就是需要測量的Path； 第二個引數 forceClosed： 是否要閉合Path。 設定為true：則不論Path是否閉合，都會自動閉合該 Path(如果Path可以閉合的話)，然後進行測量； 設定為false：則Path保持原來的樣子，進行測量；

值得注意的兩個小點：（此處和構造方法PathMeasure(Path path, boolean forceClosed)的描述是一樣）
1、不論 forceClosed 設定為何種狀態(true 或者 false)，都不會影響原有Path的狀態，即 Path 與 PathMeasure 關聯之後，之前的Path 不會有任何改變
2、forceClosed 的設定狀態可能會影響測量結果，如果 Path 未閉合但在與 PathMeasure 關聯的時候設定 forceClosed 為 true 時，測量結果可能會比 Path 實際長度稍長一點，具體可看PathMeasure(Path path, boolean forceClosed)方法講解中的例子。

（2）getLength

public float getLength()
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方法描述： 返回當前關聯路徑輪廓的總長度，或者如果沒有路徑，則返回0。

（3）isClosed

public boolean isClosed()
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方法描述： 測量的路徑是否閉合。ture為閉合，false為不閉合。

值得注意 這裡的閉合取決於兩點： 1、Path 本來就是閉合的，則isClosed返回的就是true。 2、如果 Path 不是閉合的，但在與PathMeasure關聯時（通過構造方法關聯或是通過setPath關聯），將forceClosed設定為true。此時，isClosed返回true。

（4）nextContour

public boolean nextContour()
複製程式碼

方法描述： 獲取在路徑中下一個輪廓，如果有下一個輪廓，則返回true，且PathMeasure切至下一個輪廓的資料；如果沒有下一個輪廓則返回false。至於怎麼才算一個輪廓，且看下面例子：

舉個栗子? 這段程式碼主要是畫了三次，即moveTo了三次，所以即使在圖中看起來是兩個正方形，但在PathMeasure中可以得出三段輪廓。每次呼叫nextContour，都按我們畫的順序給我們切換，直至最後一個輪廓在呼叫nextContour時返回false，則中斷迴圈。

Path mNextContourPath;
PathMeasure nextContourPathMeasure;
int width;
int height;
boolean isInit = false;
Paint mPaint;

@Override
protected void init(Context context) {
    mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
    mPaint.setColor(ContextCompat.getColor(context, R.color.color_purple));
    mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);

    mNextContourPath = new Path();
}

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

    if (!isInit) {
        isInit = true;

        width = getMeasuredWidth() / 2;
        height = getMeasuredHeight() / 2;
    
    	 // 第一個輪廓
        mNextContourPath.moveTo(-100, -100);
        mNextContourPath.lineTo(-100, 100);
        mNextContourPath.lineTo(100, 100);
        mNextContourPath.lineTo(100, -100);
        mNextContourPath.lineTo(-100, -100);

		 // 第二個輪廓
        mNextContourPath.moveTo(-50, -50);
        mNextContourPath.lineTo(-50, 50);
        mNextContourPath.lineTo(50, 50);
        mNextContourPath.lineTo(50, -50);

		 // 第三個輪廓
        mNextContourPath.moveTo(50, -50);
        mNextContourPath.lineTo(-50, -50);

        nextContourPathMeasure = new PathMeasure(mNextContourPath, false);

        int i = 0;
        while (nextContourPathMeasure.nextContour()) {
            ++i;
            Log.i(TAG, "第" + i + "個輪廓的 Length:" + nextContourPathMeasure.getLength());
        }
    }
}

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.translate(width, height);
    canvas.drawPath(mNextContourPath, mPaint);
}
複製程式碼

效果圖：

PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI
日誌輸出：
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（5）getMatrix

public boolean getMatrix(float distance, Matrix matrix, int flags)
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方法描述： 用於獲取關聯的Path上距離起始點長度（ 即傳入的distance，範圍0<=distance<=getLength() ）的點的座標和正切值（兩者可選，由flags決定）。

返回值： 1、為true時，說明獲取成功，資料存進matrix； 2、為false時，說明獲取失敗，matrix不變動；

引數解析： 第一個引數 distance： 即需要的測量點與當前path起始位置的距離，取值範圍：0<=distance<=getLength() ； 第二個引數 matrix： 測量點的矩陣，可以選擇包含點的座標和正切值，所包含的資料由flags決定； 第三個引數 flags： 決定matrix中包含的資料，可以選擇的值有：POSITION_MATRIX_FLAG(位置) 和 ANGENT_MATRIX_FLAG(正切) 如果需要兩個值時，可以用或“|”將其拼湊後傳入，例如：

pathMeasure.getMatrix(distance, matrix, PathMeasure.TANGENT_MATRIX_FLAG | PathMeasure.POSITION_MATRIX_FLAG);
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知識點擴充：如果對 POSITION_MATRIX_FLAG|ANGENT_MATRIX_FLAG 這種傳值不太理解的童鞋可以檢視我寫的另外一篇文章《android位運算簡單講解》

（6）getSegment

public boolean getSegment(float startD, float stopD, Path dst, boolean startWithMoveTo)
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方法描述： 獲取關聯的path的片段路徑，新增至dst路徑中（並非替換，是增加）

返回值： 1、為true時，說明擷取成功，新增至dst路徑中； 2、為false時，說明擷取失敗，dst路徑不變動；

引數解析： 第一個引數 startD： 擷取的路徑的起始點距離path起始點的長度，取值範圍：0<=startD<stopD<=Path.getLength()； 第二個引數 stopD： 擷取的路徑的終止點距離path起始點的長度，取值範圍：0<=startD<stopD<=Path.getLength()； 第三個引數 dst： 擷取的路徑儲存的地方，此處特別注意擷取的路徑是新增到dst中，而非替換； 第四個引數 startWithMoveTo： 擷取的片段的第一個點是否保持不變； 設定為true：保持擷取的片段不變，新增至dst路徑中； 設定為false：會將擷取的片段的起始點移至dst路徑中的最後一個點，讓dst路徑保持連續

值得一提 如果你在4.4或更早的版本使用在使用這個函式時，需要先呼叫一下 mDst.lineTo(0, 0); 這句程式碼，這是因為硬體加速導致的問題；如不呼叫，會導致沒有任何效果。

舉個例子? 我們以螢幕中心為原點，先畫一條從 (0,0) 到 (200,200) 的直線，然後從一個順時針畫的圓中擷取 0.25 到 0.5 距離的圓弧放置dst中，先將startWithMoveTo設定為true，具體程式碼如下：

mGetSegmentPathMeasure = new PathMeasure();
// 順時針畫 半徑為400px的圓
mPath.addCircle(0, 0, 400, Path.Direction.CW);
mGetSegmentPathMeasure.setPath(mPath, false);

// 畫直線
mDst.moveTo(0, 0);
mDst.lineTo(200, 200);

// 擷取 0.25 到 0.5 距離的圓弧放置dst中
mGetSegmentPathMeasure.getSegment(mGetSegmentPathMeasure.getLength() * 0.25f,
         mGetSegmentPathMeasure.getLength() * 0.5f,
         mDst,
         true);

canvas.drawPath(mDst, mPaint);
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程式碼只是擷取主要部門，需要檢視完整程式碼的童鞋，請入傳送門

效果圖

PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI

如果將 startWithMoveTo 引數值改為 false，則效果不同，程式碼如下：

mGetSegmentPathMeasure = new PathMeasure();
// 順時針畫 半徑為400px的圓
mPath.addCircle(0, 0, 400, Path.Direction.CW);
mGetSegmentPathMeasure.setPath(mPath, false);

// 畫直線
mDst.moveTo(0, 0);
mDst.lineTo(200, 200);

// 擷取 0.25 到 0.5 距離的圓弧放置dst中
mGetSegmentPathMeasure.getSegment(mGetSegmentPathMeasure.getLength() * 0.25f,
         mGetSegmentPathMeasure.getLength() * 0.5f,
         mDst,
         false);

canvas.drawPath(mDst, mPaint);
複製程式碼

效果圖

PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI

從兩個效果圖，可看出startWithMoveTo引數設定為true和false，會導致dst路徑的不同。為true時，保持 擷取的片段路徑 的原樣將其新增至 dst路徑 中；為false時，會將擷取的片段的起始點移至dst路徑中的最後一個點，讓dst路徑保持連續。

值得注意 在寫這篇部落格時，將startWithMoveTo引數設定為false，在兩臺測試機（Mate10 Android 8.1.0和oppo A57 Android 6.0.1）上執行，效果有些許不同。 Demo使用的是px作為單位，兩臺手機的解析度不同，所以在 A57 機型上按比例縮小了一倍進行繪製 (即圓半徑從400px變為200px，斜線從(0,0)->(200,200)變為(0,0)->(100,100) )，從下面?的OPPO A57的效果圖可以很明顯的看出，圓弧的路徑已經受到dst中最後一個點的影響，改變了形狀。（Mate10的效果圖請翻閱上面?）

OPPO A57的效果圖

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（6）getPosTan

public boolean getPosTan(float distance, float pos[], float tan[]) 
複製程式碼

方法描述： 獲取關聯的Path距離起始點長度(distance)的點的 座標(pos) 和 餘弦(tan[0]，即cos)與正弦(tan[1]，即sin)。

返回值 1、為true時，說明獲取成功，該點的 座標 以及 正餘弦 將各自存進pos和tan引數 2、為false時，說明獲取失敗，pos與tan沒有變動

引數解析： 第一個引數 distance： 即需要的測量點與當前path起始位置的距離，取值範圍：0<=distance<=getLength() ； 第二個引數 pos： 測量點的座標，pos[0]為x座標，pos[1]為y座標； 第三個引數 tan： 測量點的正餘弦值，tan[0]為cos，即餘弦值或稱為單位圓的x座標；tan[1]為sin，即正弦值或稱為單位圓的y座標；

數學小課堂： 單位圓指的是平面直角座標系上，圓心為原點，半徑為1的圓。 cos = 鄰邊/斜邊 = OB/OA = OB（因為OA長度為1）= x sin = 對邊/斜邊 = AB/OA = AB (因為OA長度為1) = y

在這裡插入圖片描述

三、實戰

轉圈的箭頭

按照國際慣例，先上效果圖

PathMeasure的API講解與實戰——Android高階UI

動畫解析 讓箭頭繞著紅色圓轉圈，同時需要改變箭頭的方向，使其朝向當前位置的切線方向

實現思路與程式碼解析 先進行初始化物件，主要是初始化畫筆、圖片、路徑、PathMeasure、裝載變數、估值器，具體為每個物件設定的屬性請看下面程式碼，此處比較簡單，就不再贅述

// 初始化 畫筆 [抗鋸齒、不填充、紅色、線條2px]
mCirclePaint = new Paint();
mCirclePaint.setAntiAlias(true);
mCirclePaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
mCirclePaint.setColor(Color.RED);
mCirclePaint.setStrokeWidth(2);

// 獲取圖片
mArrowBitmap = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(), R.drawable.arrow, null);

// 初始化 圓路徑 [圓心(0,0)、半徑200px、順時針畫]
mCirclePath = new Path();
mCirclePath.addCircle(0, 0, 200, Path.Direction.CW);

// 初始化 裝載 座標 和 正餘弦 的陣列
mPos = new float[2];
mTan = new float[2];

// 初始化 PathMeasure 並且關聯 圓路徑
mPathMeasure = new PathMeasure();
mPathMeasure.setPath(mCirclePath, false);

// 初始化矩陣
mMatrix = new Matrix();

// 初始化 估值器 [區間0-1、時長5秒、線性增長、無限次迴圈]
valueAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0, 1f);
valueAnimator.setDuration(5000);
// 勻速增長
valueAnimator.setInterpolator(new LinearInterpolator());
valueAnimator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE);
valueAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
    @Override
    public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
        // 第一種做法：通過自己控制，是箭頭在原來的位置繼續執行
        mCurrentValue += DELAY;
        if (mCurrentValue >= 1) {
            mCurrentValue -= 1;
        }

        // 第二種做法：直接獲取可以通過估值器，改變其變動規律
		//mCurrentValue = (float) animation.getAnimatedValue();

        invalidate();
    }
});
複製程式碼

初始化工作完成後，接下來就是進行繪製工作，我們按照步驟來講解： 第一步，將螢幕的中心點作為原點，方便操作和繪製

// 移至canvas中間
canvas.translate(mWidth / 2, mHeight / 2);
複製程式碼

第二步，繪製圓，即箭頭走的軌跡，PathMeasure所關聯的Path就是此處的mCirclePath，在上面的初始化程式碼可以清晰的看到

// 畫圓路徑
canvas.drawPath(mCirclePath, mCirclePaint);
複製程式碼

第三步，獲取當前點的座標以及正餘弦的值，存放至mPos和mTan變數中

// 測量 pos(座標) 和 tan(正切)
mPathMeasure.getPosTan(mPathMeasure.getLength() * mCurrentValue, mPos, mTan);
複製程式碼

第四步，通過反正弦atan2計算出角度（單位為弧度），所以需要進行將單位在轉為度。

// 計算角度
float degree = (float) (Math.atan2(mTan[1], mTan[0]) * 180 / Math.PI);
複製程式碼

數學小課堂 我們來拆分下這個公式，先看Math.atan2(mTan[1], mTan[0]) 這段，這裡關係到的是直角座標系與極座標系的轉換，所以我們先來重拾下忘記的第一個知識點 （1）直角座標系與極座標系的轉換（圖片是自己手寫的，字跡粗糙勿噴?）

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從圖中可以知道 θ 的計算是通過該點的x和y座標得出，並且還要根據 y/x 計算結果的符號和該點存在的象限來共同決定。而通過getPosTan方法獲得的tan[]中的值便可以看作該點的x、y座標值（具體原因可以檢視前面getPosTan方法中的數學小課堂）。

所以只需對（y/x）進行求反正切便可，但這裡有存在一個問題，也就是我們剛剛提到的 θ 由 y/x 計算結果的符號和該點存在的象限決定，如果使用 Math.atan(double a) 方法進行求反正切，其結果範圍為開區間的 (-pi/2,pi/2)，然而一個圓的的範圍是(-pi,pi)，這顯然直接使用是不能滿足的。幸好Math類提供了一個讓我們省事的API atan2(double y, double x)，其返回值的範圍正是 (-pi,pi)。

到這裡已經能通過atan2函式得到該點的角度，但是其單位是弧度，並不能在直角座標系中直接拿來使用，需要進行轉換。所以我們需要引出第二個被遺忘的知識點

（2）弧度制 弧度制是什麼這裡就不做過多解釋。這裡涉及到一個公式就是 1° = π/180 rad ，看到這裡大家應該就明白為什麼要 乘以 180 / Math.PI，因為求出的反正切的值單位為弧度，需要轉為我們通常使用的角度制中的度。

第五步，重置矩陣，避免矩陣內有之前遺留的操作。

// 重置矩
mMatrix.reset();
複製程式碼

第六步，根據第四步計算得出的角度並且以圖片的中心點進行旋轉

// 設定旋轉角度
mMatrix.postRotate(degree, mArrowBitmap.getWidth() / 2, mArrowBitmap.getHeight() / 2);
複製程式碼

第七部，進行偏移，因為直接繪製的話，箭頭會在軌道之外，需要挪動箭頭的寬和高各一半

// 設定偏移量
mMatrix.postTranslate(mPos[0] - mArrowBitmap.getWidth() / 2,
        mPos[1] - mArrowBitmap.getHeight() / 2);
複製程式碼

第八步，使用矩陣將箭頭繪製至畫布中

// 畫箭頭，使用矩陣旋轉
canvas.drawBitmap(mArrowBitmap, mMatrix, mCirclePaint);
複製程式碼

至此，效果已完成。

需要檢視完整程式碼的童鞋，請進傳送門

四、更多案例

1、拖動的loading線條

效果圖

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程式碼傳送門 完整程式碼請進

2、乘風破浪的小船

效果圖

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五、寫在最後

PathMeasure可以說是自定義UI的利器之一，熟練的掌握能讓我們斬獲更多的產品?。如果各位童鞋在閱讀中發現有錯誤或是晦澀難懂的地方請與我聯絡，我會及時修改，讓我們共同進步。同樣如果你喜歡的話，請給個贊並關注我吧?。

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