Android關於Path你所知道的和不知道的一切

零、前言

1.canvas本身提供了很多繪製基本圖形的方法，普通繪製基本滿足
2.但是更高階的繪製canvas便束手無策，但它的一個方法卻將圖形的繪製連線到了另一個次元
3.下面進入Path的世界，[注]:本文只說Path，關於繪製只要使用Canvas.drawPath(Path,Paint)即可
4.本文將對Path的所有API進行測試。

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一、引：認識Path

例1.繪製網格

在Canvas篇我用Path畫過一個網格輔助，在這裡分析一下
moveTo相當於抬筆到某點，lineTo表示畫下到某點

    /**
     * 繪製網格:注意只有用path才能繪製虛線
     *
     * @param step    小正方形邊長
     * @param winSize 螢幕尺寸
     */
    public static Path gridPath(int step, Point winSize) {
        //建立path
        Path path = new Path();
        //每間隔step,將筆點移到(0, step * i)，然後畫線到(winSize.x, step * i)
        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;
    }
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//準備畫筆
mRedPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
mRedPaint.setColor(Color.RED);
mRedPaint.setStrokeWidth(2);
mRedPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
//設定虛線效果new float[]{可見長度, 不可見長度},偏移值
mRedPaint.setPathEffect(new DashPathEffect(new float[]{10, 5}, 0)); 

//繪製
Path path = HelpPath.gridPath(50, mWinSize);
canvas.drawPath(path, mRedPaint);
複製程式碼

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例2.繪製N角星

曾經花了半天研究五角星的構造，通過兩個圓，發現了N角星繪製的通法
又用半天用JavaScript的Canvas實現了在瀏覽器上的繪製，當然Android也不示弱：

1).通用n角星路徑繪製:(基本上都是一些點位和角度的計算，然後連線)

/**
 * n角星路徑
 *
 * @param num 幾角星
 * @param R   外接圓半徑
 * @param r   內接圓半徑
 * @return n角星路徑
 */
public static Path nStarPath(int num, float R, float r) {
    Path path = new Path();
    float perDeg = 360 / num;
    float degA = perDeg / 2 / 2;
    float degB = 360 / (num - 1) / 2 - degA / 2 + degA;
    path.moveTo(
            (float) (Math.cos(rad(degA + perDeg * 0)) * R + R * Math.cos(rad(degA))),
            (float) (-Math.sin(rad(degA + perDeg * 0)) * R + R));
    for (int i = 0; i < num; i++) {
        path.lineTo(
                (float) (Math.cos(rad(degA + perDeg * i)) * R + R * Math.cos(rad(degA))),
                (float) (-Math.sin(rad(degA + perDeg * i)) * R + R));
        path.lineTo(
                (float) (Math.cos(rad(degB + perDeg * i)) * r + R * Math.cos(rad(degA))),
                (float) (-Math.sin(rad(degB + perDeg * i)) * r + R));
    }
    path.close();
    return path;
}   

/**
 * 角度制化為弧度制
 *
 * @param deg 角度
 * @return 弧度
 */
public static float rad(float deg) {
    return (float) (deg * Math.PI / 180);
}
複製程式碼

2).當外接圓和內切圓的半徑成一定的關係，可形成正多角星，和正多邊形

正多角星:

    /**
     * 畫正n角星的路徑:
     *
     * @param num 角數
     * @param R   外接圓半徑
     * @return 畫正n角星的路徑
     */
    public static Path regularStarPath(int num, float R) {
        float degA, degB;
        if (num % 2 == 1) {//奇數和偶數角區別對待
            degA = 360 / num / 2 / 2;
            degB = 180 - degA - 360 / num / 2;
        } else {
            degA = 360 / num / 2;
            degB = 180 - degA - 360 / num / 2;
        }
        float r = (float) (R * Math.sin(rad(degA)) / Math.sin(rad(degB)));
        return nStarPath(num, R, r);
    }
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正多邊形：

    /**
     * 畫正n邊形的路徑
     *
     * @param num 邊數
     * @param R   外接圓半徑
     * @return 畫正n邊形的路徑
     */
    public static Path regularPolygonPath(int num, float R) {
        float r = (float) (R * (Math.cos(rad(360 / num / 2))));//!!一點解決
        return nStarPath(num, R, r);
    }

    /**
     * 角度制化為弧度制
     *
     * @param deg 角度
     * @return 弧度
     */
    public static float rad(float deg) {
        return (float) (deg * Math.PI / 180);
    }
複製程式碼

這兩個小栗子作為引，應該對Path的能為有一定的瞭解了吧,下面將正式對Path做系統地介紹

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二、Path的詳細介紹

Path定位： 是一個類，直接繼承自Object，原始碼行數879(一盞茶的功夫就看完了)，算個小類
但native方法很多，說明它跟底層打交道的，感覺不好惹
下面看一下Path的公共方法：(基本建立相關、新增相關、設定相關，其他)
注：為了好看，以下所有演示為橫屏且canvas的座標原點移至(800,500),所有藍線為輔助線

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1.moveTo----lineTo----close

moveTo：抬筆到某點
lineTo：畫線到某點
close：閉合首位

Path path = new Path();
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(100, 200);
複製程式碼

Path path = new Path();
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(100, 200);
path.lineTo(200, 100);
複製程式碼

Path path = new Path();
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(100, 200);
path.lineTo(200, 100);
path.close();
複製程式碼

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2.rMoveTo----rLineTo

rMoveTo：從路徑尾部為起點，抬筆
rLineTo：從路徑尾部為起點，畫直線
其實也不難理解，就是點的參考系從canvas左上角移變成路徑尾部，看一下就知道了：

Path path = new Path();
path.rMoveTo(0,0);
path.rLineTo(100, 200);
path.rLineTo(200, 100);
path.close();
複製程式碼

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3.繪製弧：arcTo(矩形範圍，起點，終點，)

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.moveTo(0, 0);
//arcTo(矩形範圍，起點，終點，是否獨立--預設false)
//path.arcTo(rectF, 0, 45, true);
path.arcTo(rectF, 0, 45, false);

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剩下的貝塞爾曲線這個大頭放在本篇最後

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三、路徑新增：addXXX

可以看出齊刷刷的Direction，先看看它是什麼鬼：
是一個列舉，只有CW(順時針)和CCW(逆時針)，這裡暫且按下，都使用CW,後文詳述：

    public enum Direction {
        /** clockwise */
        CW  (0),    // must match enum in SkPath.h---順時針
        /** counter-clockwise */
        CCW (1);    // must match enum in SkPath.h---逆時針

        Direction(int ni) {
            nativeInt = ni;
        }
        final int nativeInt;
    }
複製程式碼

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1.加矩形路徑：

1).普通矩形:addRect(左,上,右,下)

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRect(rectF, Path.Direction.CW);//順時針畫矩形
複製程式碼

2).圓角矩形：addRoundRect(矩形域,圓角x，圓角y)

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRoundRect(rectF, 50, 50, Path.Direction.CW);//順時針畫圓角矩形
複製程式碼

3).用4點控制圓角：addRoundRect(矩形域,8數，方向)

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRoundRect(rectF, new float[]{
        150, 150,//左上圓角x,y
        0, 0,//右上圓角x,y
        450, 250,//右下圓角x,y
        250, 200//左下圓角x,y
}, Path.Direction.CW);//順時針畫
複製程式碼

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2.加橢圓路徑：addOval(矩形域，方向)

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addOval(rectF, Path.Direction.CW);
複製程式碼

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3.加圓路徑：addCircle(圓心x,圓心y,方向)

path.addCircle(100,100,100,Path.Direction.CW);
複製程式碼

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4.加弧線路徑：addArc(矩形域,起始角度終止角度)

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addArc(rectF,0,145);
複製程式碼

5.新增路徑：

1).普通新增addPath(Path)

path.addCircle(100,100,100,Path.Direction.CW);
Path otherPath = new Path();
otherPath.moveTo(0, 0);
otherPath.lineTo(100, 100);
path.addPath(otherPath);
複製程式碼

2).偏移新增：addPath(Path，偏移x,偏移y)

path.addCircle(100,100,100,Path.Direction.CW);
Path otherPath = new Path();
otherPath.moveTo(0, 0);
otherPath.lineTo(100, 100);
path.addPath(otherPath,200,200);
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3).矩陣變換新增：addPath(Path，Matrix)

path.addCircle(100,100,100,Path.Direction.CW);
Path otherPath = new Path();
otherPath.moveTo(0, 0);
otherPath.lineTo(100, 100);

Matrix matrix = new Matrix();
matrix.setValues(new float[]{
        1, 0, 100,
        0, .5f, 150,
        0, 0, 1
});
path.addPath(otherPath, matrix);
複製程式碼

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四、其他操作：

1.細碎小點綜述:

        path.reset();//清空path,保留填充型別
        //path.rewind();//清空path,保留資料結構
        path.isEmpty()//是否為空
        path.isRect(new RectF());
        path.isConvex();
        path.isInverseFillType();

        path.set(otherPath);//清空path後新增新Path
//        path.offset(200,200);//平移
//        path.transform(matrix);//矩陣變換

        Path tempPath = new Path();
//        path.offset(200, 200, tempPath);//基於path平移注入tempPath，path不變
        path.transform(matrix, tempPath);//基於path變換注入tempPath，path不變

        canvas.drawPath(path, mRedPaint);
        canvas.drawPath(tempPath, mRedPaint);
複製程式碼

2.順時針CW和逆時針CCW的區別

1).setLastPoint(x,y):設定最後一點

Path相當於將點按順序儲存，setLastPoint(x,y)方法則是將最後一個點換掉

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRect(rectF, Path.Direction.CW);//順時針畫矩形
path.setLastPoint(200, 200);
canvas.drawPath(path, mRedPaint);
複製程式碼

RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRect(rectF, Path.Direction.CCW);//順時針畫矩形
path.setLastPoint(200, 200);
canvas.drawPath(path, mRedPaint);
複製程式碼

3.邊界計算：

Path starPath = CommonPath.nStarPath(6, 100, 50);
RectF rectF = new RectF();//自備矩形區域
starPath.computeBounds(rectF, true);
canvas.drawPath(starPath, mRedPaint);
canvas.drawRect(rectF,mHelpPaint);
複製程式碼

五、路徑的填充

1.初識路徑的填充：

1)左圖：兩個都是順時針：

mRedPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRect(rectF, Path.Direction.CW);//順時針畫矩形
path.addRect(200, 0, 400, 400, Path.Direction.CW);//順時針畫矩形
複製程式碼

2)右圖：橫的順時針,豎的逆時針

mRedPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
RectF rectF = new RectF(100, 100, 500, 300);
path.addRect(rectF, Path.Direction.CW);//順時針畫矩形
path.addRect(200, 0, 400, 400, Path.Direction.CCW);//逆時針畫矩形
複製程式碼

感覺向兩個水渦，同向加劇，反向中間就抵消了

2.填充的環繞原則：---在自然科學(如數學，物理學)中的概念

非零環繞原則(WINDING)----預設
反零環繞原則(INVERSE_WINDING)
奇偶環繞原則(EVEN_ODD)
反奇偶環繞原則(INVERSE_EVEN_ODD)

  public enum FillType {
        WINDING         (0),
        EVEN_ODD        (1),
        INVERSE_WINDING (2),
        INVERSE_EVEN_ODD(3);
        FillType(int ni) {
            nativeInt = ni;
        }
        final int nativeInt;
    }
複製程式碼

Path.FillType fillType = path.getFillType();//獲取型別
path.setFillType(Path.FillType.XXXXXX)//設定型別
複製程式碼

//繪製的測試五角星
path.moveTo(100, 200);
path.lineTo(500, 200);
path.lineTo(200, 400);
path.lineTo(300, 50);
path.lineTo(400, 400);
path.close();
複製程式碼

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1).非零環繞數規則：WINDING

根據我個人的理解(僅供參考)：在非零環繞數規則下

判斷一點在不在圖形內：從點引射線P，
遇到順時針邊+1
遇到逆時針邊-1
結果0，不在，否則，在
複製程式碼

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2).奇偶環繞數規則：EVEN_ODD

根據我個人的理解(僅供參考)：奇偶環繞數規則

判斷一點在不在圖形內(非定點)：
從點引射線P，看與圖形交點個數
奇數在，偶數，不在
複製程式碼

3).反非零環繞數規則和反奇偶環繞數規則：

就是和上面相比，該填充的不填充，不填充的填充

這樣看來圖形的順時針或逆時針繪製對於填充是非常重要的
綜合來說奇偶原則比較簡單粗暴,但非零原則作為預設方式體現了它的通用性

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六、布林運算OP：(兩個路徑之間的運算)

如果說環繞原則是一個Path的自我糾結，那麼OP就是兩個路徑之間的勾心鬥角

Path right = new Path();
Path left = new Path();
left.addCircle(0, 0, 100, Path.Direction.CW);
right.addCircle(100, 0, 100, Path.Direction.CW);
//left.op(right, Path.Op.DIFFERENCE);//差集----暈，咬了一口硫酸
//left.op(right, Path.Op.REVERSE_DIFFERENCE);//反差集----賠了夫人又折兵
//left.op(right, Path.Op.INTERSECT);//交集----與你不同的都不是我
//left.op(right, Path.Op.UNION);//並集----在一起，在一起
left.op(right, Path.Op.XOR);//異或集---我恨你，我也恨你

canvas.drawPath(left, mRedPaint);
複製程式碼

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七、Path動畫：PathMeasure

init方法裡：

//測量路徑
PathMeasure pathMeasure = new PathMeasure(mStarPath, false);
//使用ValueAnimator
ValueAnimator pathAnimator = ValueAnimator.ofFloat(1, 0);
pathAnimator.setDuration(5000);
pathAnimator.addUpdateListener(animation -> {
    float value = (Float) animation.getAnimatedValue();
    //使用畫筆虛線效果+偏移
    DashPathEffect effect = new DashPathEffect(
            new float[]{pathMeasure.getLength(), pathMeasure.getLength()},
            value * pathMeasure.getLength());
    mRedPaint.setPathEffect(effect);
    invalidate();
});
pathAnimator.start();
複製程式碼

OnDraw方法裡：

canvas.drawPath(mStarPath, mRedPaint);
複製程式碼

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八、貝塞爾曲線簡述：

如果說Path是Canvas為了高階繪製留下的窗子那麼貝塞爾曲線則Path為了更高階的繪製而留下的門
由於操作的複雜性，這裡並不過渡深入，以後有需求的話會專門開一篇

1.簡單認識：(圖來源網路)

一階貝塞爾	二階貝塞爾	三階貝塞爾

2.二階貝塞爾曲線示例：

public class Bezier2View extends View {
    private Paint mHelpPaint;//輔助畫筆
    private Paint mPaint;//貝塞爾曲線畫筆
    private Path mBezierPath;//貝塞爾曲線路徑
    //起點
    private PointF start = new PointF(0, 0);
    //終點
    private PointF end = new PointF(400, 0);
    //控制點
    private PointF control = new PointF(200, 200);
    private Picture mPicture;//座標系和網格的Canvas元件
    private Point mCoo;//座標系
    public Bezier2View(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public Bezier2View(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        init();
    }

    private void init() {
        //貝塞爾曲線畫筆
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        mPaint.setColor(Color.parseColor("#88EC17F3"));
        mPaint.setStrokeWidth(8);
        //輔助線畫筆
        resetHelpPaint();
        recordBg();//初始化時錄製座標系和網格--避免在Ondraw裡重複呼叫
        mBezierPath = new Path();
    }

    /**
     * 初始化時錄製座標系和網格--避免在Ondraw裡重複呼叫
     */
    private void recordBg() {
        //準備螢幕尺寸
        Point winSize = new Point();
        mCoo = new Point(800, 500);
        Utils.loadWinSize(getContext(), winSize);
        Paint gridPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
        mPicture = new Picture();
        Canvas recordCanvas = mPicture.beginRecording(winSize.x, winSize.y);
        //繪製輔助網格
        HelpDraw.drawGrid(recordCanvas, winSize, gridPaint);
        //繪製座標系
        HelpDraw.drawCoo(recordCanvas, mCoo, winSize, gridPaint);
        mPicture.endRecording();
    }

    /**
     * 重置輔助畫筆
     */
    private void resetHelpPaint() {
        mHelpPaint = new Paint();
        mHelpPaint.setColor(Color.BLUE);
        mHelpPaint.setStrokeWidth(2);
        mHelpPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        mHelpPaint.setPathEffect(new DashPathEffect(new float[]{10, 5}, 0));
        mHelpPaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);
    }

    @Override
    public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
        // 根據觸控位置更新控制點，並提示重繪
        control.x = event.getX() - mCoo.x;
        control.y = event.getY() - mCoo.y;
        invalidate();
        return true;
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.save();
        canvas.translate(mCoo.x, mCoo.y);
        drawHelpElement(canvas);//繪製輔助工具--控制點和基準選
        // 繪製貝塞爾曲線
        mBezierPath.moveTo(start.x, start.y);
        mBezierPath.quadTo(control.x, control.y, end.x, end.y);
        canvas.drawPath(mBezierPath, mPaint);
        mBezierPath.reset();//清空mBezierPath
        canvas.restore();
        canvas.drawPicture(mPicture);
    }
    /**
     * 繪製輔助工具--控制點和基準選
     *
     * @param canvas
     */
    private void drawHelpElement(Canvas canvas) {
        // 繪製資料點和控制點
        mHelpPaint.setColor(Color.parseColor("#8820ECE2"));
        mHelpPaint.setStrokeWidth(20);
        canvas.drawPoint(start.x, start.y, mHelpPaint);
        canvas.drawPoint(end.x, end.y, mHelpPaint);
        canvas.drawPoint(control.x, control.y, mHelpPaint);
        // 繪製輔助線
        resetHelpPaint();
        canvas.drawLine(start.x, start.y, control.x, control.y, mHelpPaint);
        canvas.drawLine(end.x, end.y, control.x, control.y, mHelpPaint);
    }
}
複製程式碼

效果如下：(模擬器+錄屏軟體+AS有點卡，手機上演示很流暢的)

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3.三階貝塞爾的簡單演示：

mRedPaint.setStrokeWidth(5);
mRedPaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);
path.moveTo(0, 0);//定點1_x,定點1_y
//(控制點1_X，控制點1_y,控制點2_x，控制點2_y,定點2_x,定點2_y)
path.cubicTo(100, 100, 300, -300, 600, 0);
複製程式碼

好了，Path完結散花

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後記：捷文規範

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V0.1--無	2018-11-6	Android關於Path你所知道的和不知道的一切

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1----本文由張風捷特烈原創,轉載請註明
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