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Path类的最全面详解 - 自定义View应用系列

2017-03-06 21:13 441 查看

前言

自定义View是Android开发者必须了解的基础;而Path类的使用在自定义View绘制中发挥着非常重要的作用

网上有大量关于自定义View中Path类的文章,但存在一些问题:内容不全、思路不清晰、简单问题复杂化等等

今天,我将全面总结自定义View中Path类的使用,我能保证这是市面上的最全面、最清晰、最易懂的

文章较长,建议收藏等充足时间再进行阅读

阅读本文前请先阅读自定义View基础 - 最易懂的自定义View原理系列

目录



1. 简介

定义:路径,即无数个点连起来的线

作用:设置绘制的顺序 & 区域

Path只用于描述顺序 & 区域,单使用Path无法产生效果

应用场景:绘制复杂图形(如心形、五角星等等)

Path类封装了由直线和曲线(2、3次贝塞尔曲线)构成的几何路径。

2. 基础

2.1 开放路径与闭合路径的区别



2.2 如何判断点在图形内还是图形外

判断方法分为奇偶规则 & 非零环绕规则,具体介绍如下:



举例说明1:(奇偶规则)



由上图知:

p1发出的射线与图形相交1个点,即奇数点,所以P1点在图形内

p2发出的射线与图形相交2个点,即偶数点,所以P2点在图形内

举例说明2:(非零环绕数规则)

从上面方法分析到,任何图形都是由点连成线组成的,是具备方向的,看下图:(矩形是顺时针)



p1发出的射线与图形相交1个点,矩形的右侧线从左边射到右边,环绕数-1,最终环绕数为-1,故p1在图形内部。

p2发出的射线与图形相交2个点:矩形的右侧边从左边射到右边

环绕数-1;矩形的下侧边从右边射到左边,环绕数+1,最终环绕数为0.故p2在图形外部

3. 具体使用

3.1 对象创建

// 使用Path首先要new一个Path对象
// Path的起点默认为坐标为(0,0)
Path path = new Path();
// 特别注意:建全局Path对象,在onDraw()按需修改;尽量不要在onDraw()方法里new对象
// 原因:若View频繁刷新,就会频繁创建对象,拖慢刷新速度。


3.2 具体方法使用

因为path类的方法都是联合使用,所以下面将一组组方法进行介绍。

第一组:设置路径

采用
moveTo()、setLastPoint()、lineTo()、close()
组合

// 设置当前点位置
// 后面的路径会从该点开始画
moveTo(float x, float y) ;

// 当前点(上次操作结束的点)会连接该点
// 如果没有进行过操作则默认点为坐标原点。
lineTo(float x, float y)  ;

// 闭合路径,即将当前点和起点连在一起
// 注:如果连接了最后一个点和第一个点仍然无法形成封闭图形,则close什么也不做
close() ;


可使用
setLastPoint()
设置当前点位置(代替
moveTo()


二者区别:



实例介绍:(含
setLastPoint()
moveTo()


// 使用moveTo()
// 起点默认是(0,0)
//连接点(400,500)
path.lineTo(400, 500);

// 将当前点移动到(300, 300)
path.moveTo(300, 300) ;

//连接点(900, 800)
path.lineTo(900, 800);

// 闭合路径,即连接当前点和起点
// 即连接(200,700)与起点2(300, 300)
// 注:此时起点已经进行变换
path.close();

// 画出路径
canvas.drawPath(path, mPaint1);

// 使用setLastPoint()
// 起点默认是(0,0)
//连接点(400,500)
path.lineTo(400, 500);

// 将当前点移动到(300, 300)
// 会影响之前的操作
// 但不将此设置为新起点
path.setLastPoint(300, 300) ;

//连接点(900,800)
path.lineTo(900, 800);

//连接点(200,700)
path.lineTo(200, 700);

// 闭合路径,即连接当前点和起点
// 即连接(200,700)与起点(0,0)
// 注:起点一直没变化
path.close();

// 画出路径
canvas.drawPath(path, mPaint1);




关于重置路径

重置Path有两个方法:
reset()
rewind()


两者区别在于:

方法是否保留FillType设置是否保留原有数据结构
Path.reset()
Path.rewind()
FillType
影响显示效果;
数据结构
影响重建速度

所以一般选择
Path.reset()


由于较简单,此处不作过多展示。

第二组: 添加路径

采用
addXxx()、arcTo()
组合

2.1 添加基本图形

作用:在Path路径中添加基本图形

如圆形路径、圆弧路径等等

具体使用

// 添加圆弧
// 方法1
public void addArc (RectF oval, float startAngle, float sweepAngle)

//  startAngle:确定角度的起始位置
//  sweepAngle : 确定扫过的角度

// 方法2
// 与上面方法唯一不同的是:如果圆弧的起点和上次最后一个坐标点不相同,就连接两个点
public void arcTo (RectF oval, float startAngle, float sweepAngle)

// 方法3
// 参数forceMoveTo:是否将之前路径的结束点设置为圆弧起点
// true:在新的起点画圆弧,不连接最后一个点与圆弧起点,即与之前路径没有交集(同addArc())
// false:在新的起点画圆弧,但会连接之前路径的结束点与圆弧起点,即与之前路径有交集(同arcTo(3参数))
public void arcTo (RectF oval, float startAngle, float sweepAngle, boolean forceMoveTo)
// 下面会详细说明

// 加入圆形路径
// 起点:x轴正方向的0度
// 其中参数dir:指定绘制时是顺时针还是逆时针:CW为顺时针,  CCW为逆时针
// 路径起点变为圆在X轴正方向最大的点
addCircle(float x, float y, float radius, Path.Direction dir)

// 加入椭圆形路径
// 其中,参数oval作为椭圆的外切矩形区域
addOval(RectF oval, Path.Direction dir)

// 加入矩形路径
// 路径起点变为矩形的左上角顶点
addRect(RectF rect, Path.Direction dir)

//加入圆角矩形路径

addRoundRect(RectF rect, float rx, float ry, Path.Direction dir)

//  注:添加图形路径后会改变路径的起点


主要说一下dir这个参数:

dir = Direction = 图形的方向,为枚举类型:

CW:clockwise,顺时针

CCW:counter-clockwise,逆时针

图形的方向影响的是:

添加图形时确定闭合顺序(各个点的记录顺序)

图形的渲染结果(是判断图形渲染的重要条件)

图形绘制的本质:先画点,再将点连接起来。所以,点与点之间是存在一个先后顺序的;顺时针和逆时针用于确定这些点的顺序。

下面实例将说明:

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(350, 500);
// 顺时针
path.addRect(0, 0, 400, 400, Path.Direction.CW);

// 逆时针
//        path.addRect(0,0,400,400, Path.Direction.CCW);
canvas.drawPath(path,mPaint1);




关于加入图形路径后会影响路径的起点,实例如下:

// 轨迹1
// 将Canvas坐标系移到屏幕正中
canvas.translate(400,500);

// 起点是(0,0),连接点(-100,0)
path.lineTo(-100,0);
// 连接点(-100,200)
path.lineTo(-100,200);
// 连接点(200,200)
path.lineTo(200,200);
// 闭合路径,即连接当前点和起点
// 即连接(200,200)与起点是(0,0)
path.close();

// 画出路径
canvas.drawPath(path,paint);
// 具体请看下图

// 轨迹2
// 将Canvas坐标系移到屏幕正中
canvas.translate(400,500);

// 起点是(0,0),连接点(-100,0)
path.lineTo(-100,0);
// 画圆:圆心=(0,0),半径=100px
// 此时路径起点改变 = (0,100)(记为起点2)
// 起点改变原则:新画图形在x轴正方向的最后一个坐标
// 后面路径的变化以这个点继续下去
path.addCircle(0,0,100, Path.Direction.CCW);

// 起点为:(0,100),连接 (-100,200)
path.lineTo(-100,200);
// 连接 (200,200)
path.lineTo(200,200);

// 闭合路径,即连接当前点和起点(注:闭合的是起点2)
// 即连接(200,200)与起点2(0,100)
path.close();

// 画出路径
canvas.drawPath(path,paint);

// // 具体请看下图




这里着重说明:添加圆弧路径(addArc与arcTo)

// addArc
// 直接添加一个圆弧到path中
//  startAngle:确定角度的起始位置
//  sweepAngle : 确定扫过的角度
public void addArc (RectF oval, float startAngle, float sweepAngle)

// arcTo
// 方法1
// 同样是添加一个圆弧到path
// 与上面方法唯一不同的是:如果圆弧的起点和上次最后一个坐标点不相同,就连接两个点
public void arcTo (RectF oval, float startAngle, float sweepAngle)

// 方法2
// 参数forceMoveTo:是否将之前路径的结束点设置为圆弧起点
// true:在新的起点画圆弧,不连接最后一个点与圆弧起点,即与之前路径没有交集(同addArc())
// false:在新的起点画圆弧,但会连接之前路径的结束点与圆弧起点,即与之前路径有交集(同arcTo(3参数))
public void arcTo (RectF oval, float startAngle, float sweepAngle, boolean forceMoveTo)


具体请看下面实例

// 将一个圆弧路径添加到一条直线路径里

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(350, 500);

// 先将原点(0,0)连接点(100,100)
path.lineTo(50, 200);

// 添加圆弧路径(2分之1圆弧)

// 不连接最后一个点与圆弧起点
path.addArc(new RectF(200, 200, 300, 300), 0, 180);
// path.arcTo(oval,0,270,true);             // 与上面一句作用等价

// 连接之前路径的结束点与圆弧起点
path.arcTo(new RectF(200, 200, 300, 300), 0, 180);
// path.arcTo(oval,0,270,false);             // 与上面一句作用等价

// 画出路径
canvas.drawPath(path, mPaint1);




2.2 添加路径

作用:合并路径

即将路径1加到路径2里

具体使用

// 方法1
public void addPath (Path src)

// 方法2
// 先将src进行(x,y)位移之后再添加到当前path
public void addPath (Path src, float dx, float dy)

// 方法3
// 先将src进行Matrix变换再添加到当前path
public void addPath (Path src, Matrix matrix)

// 实例:合并矩形路径和圆形路径

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(350, 500);
// 创建路径的对象
Path pathRect = new Path();
Path  pathCircle = new Path();
// 画一个矩形路径
pathRect.addRect(-200, -200, 200, 200, Path.Direction.CW);
// 画一个圆形路径
pathCircle.addCircle(0, 0, 100, Path.Direction.CW);

// 将圆形路径移动(0,200),再添加到矩形路径里
pathRect.addPath(pathCircle, 0, 200);

// 绘制合并后的路径
canvas.drawPath(pathRect,mPaint1);




第三组:判断路径属性

采用
isEmpty()、 isRect()、isConvex()、 set() 和 offset()
组合

具体使用:

// 判断path中是否包含内容
public boolean isEmpty ()
// 例子:
Path path = new Path();
path.isEmpty();  //返回false

path.lineTo(100,100); // 返回true

// 判断path是否是一个矩形
// 如果是一个矩形的话,会将矩形的信息存放进参数rect中。
public boolean isRect (RectF rect)

// 实例
path.lineTo(0,400);
path.lineTo(400,400);
path.lineTo(400,0);
path.lineTo(0,0);

RectF rect = new RectF();
boolean b = path.isRect(rect);  // b返回ture,
// rect存放矩形参数,具体如下:
// rect.left = 0
// rect.top = 0
// rect.right = 400
// rect.bottom = 400

// 将新的路径替代现有路径
public void set (Path src)

// 实例
// 设置一矩形路径
Path path = new Path();
path.addRect(-200,-200,200,200, Path.Direction.CW);

// 设置一圆形路径
Path src = new Path();
src.addCircle(0,0,100, Path.Direction.CW);

// 将圆形路径代替矩形路径
path.set(src);

// 绘制图形
canvas.drawPath(path,mPaint);

// 平移路径
// 与Canvas.translate ()平移画布类似

// 方法1
// 参数x,y:平移位置
public void offset (float dx, float dy)

// 方法2
// 参数dst:存储平移后的路径状态,但不影响当前path
// 可通过dst参数绘制存储的路径
public void offset (float dx, float dy, Path dst)

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(350, 500);

// path中添加一个圆形(圆心在坐标原点)
path = new Path();
path.addCircle(0, 0, 100, Path.Direction.CW);

// 平移路径并存储平移后的状态
Path dst = new Path();
path.offset(400, 0, dst);                     // 平移

canvas.drawPath(path, mPaint1);               // 绘制path

// 通过dst绘制平移后的图形(红色)
mPaint1.setColor(Color.RED);
canvas.drawPath(dst,mPaint1);




第四组:设置路径填充颜色

在Android中,有四种填充模式,具体如下

均封装在Path类中

填充模式介绍
EVEN_ODD奇偶规则
INVERSE_EVEN_ODD反奇偶规则
WINDING非零环绕数规则
INVERSE_WINDING反非零环绕数规则
请记住两个填充规律:

从我之前的文章(1)自定义View基础 - 最易懂的自定义View原理系列提到,图形是存在方向的(画图 = 连接点成的线 = 有连接顺序)。



具体使用

// 设置填充规则
path.setFillType()
// 可填规则
// 1. EVEN_ODD:奇偶规则
// 2. INVERSE_EVEN_ODD:反奇偶规则
// 3. WINDING :非零环绕数规则
// 4. INVERSE_WINDING:反非零环绕数规则

// 理解奇偶规则和反奇偶规则:填充效果相反
// 举例:对于一个矩形而言,使用奇偶规则会填充矩形内部,而使用反奇偶规则会填充矩形外部(下面会举例说明)

// 获取当前填充规则
path.getFillType()

// 判断是否是反向(INVERSE)规则
path.isInverseFillType()

// 切换填充规则(即原有规则与反向规则之间相互切换)
path.toggleInverseFillType()


实例1:(奇偶规则)

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(350, 500);

// 在Path中添加一个矩形
path.addRect(-200, -200, 200, 200, Path.Direction.CW);

// 设置Path填充模式为 奇偶规则
path.setFillType(Path.FillType.EVEN_ODD);

// 反奇偶规则
// path.setFillType(Path.FillType.INVERSE_EVEN_ODD);

// 画出路径
canvas.drawPath(path, mPaint1);




举例2:(非零环绕规则)

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(550, 550);
// 在路径中添加大正方形
// 逆时针
path.addRect(-400, -400, 400, 400, Path.Direction.CCW);

// 在路径中添加小正方形
// 顺时针
//        path.addRect(-200, -200, 200, 200, Path.Direction.CW);
//          设置为逆时针
path.addRect(-200, -200, 200, 200, Path.Direction.CCW);

// 设置Path填充模式为非零环绕规则
path.setFillType(Path.FillType.WINDING);
// 设置反非零环绕数规则
// path.setFillType(Path.FillType.INVERSE_WINDING);

// 绘制Path
canvas.drawPath(path, mPaint1);




第五组:布尔操作

作用:两个路径Path之间的运算

应用场景:用简单的图形通过特定规则合成相对复杂的图形。

具体使用

// 方法1
boolean op (Path path, Path.Op op)
// 举例
// 对 path1 和 path2 执行布尔运算,运算方式由第二个参数指定
// 运算结果存入到path1中。
path1.op(path2, Path.Op.DIFFERENCE);

// 方法2
boolean op (Path path1, Path path2, Path.Op op)
// 举例
// 对 path1 和 path2 执行布尔运算,运算方式由第三个参数指定
// 运算结果存入到path3中。
path3.op(path1, path2, Path.Op.DIFFERENCE)


之间的运算方式(即Path.Op参数)如下



举例:

// 为了方便观察,平移坐标系
canvas.translate(550, 550);

// 画两个圆
// 圆1:圆心 = (0,0),半径 = 100
// 圆2:圆心 = (50,0),半径 = 100
path1.addCircle(0, 0, 100, Path.Direction.CW);
path2.addCircle(50, 0,100, Path.Direction.CW);

// 取两个路径的异或集
path1.op(path2, Path.Op.XOR);
// 画出路径
canvas.drawPath(path1, mPaint1);




4. 贝赛尔曲线

定义:计算曲线的数学公式

作用:计算并表示曲线

任何一条曲线都可以用贝塞尔曲线表示

具体使用:贝塞尔曲线可通过1数据点和若干个控制点描述

数据点:指路径的起始点和终止点;

控制点:决定了路径的弯曲轨迹;

n+1阶贝塞尔曲线 = 有n个控制点;

(1阶 = 一条直线,高阶可以拆解为多条低阶曲线)

Canvas提供了画二阶 & 三阶贝塞尔曲线的方法,下面是具体方法:

// 绘制二阶贝塞尔曲线
//  (x1,y1)为控制点,(x2,y2)为终点
quadTo(float x1, float y1, float x2, float y2)
//  (x1,y1)为控制点距离起点的偏移量,(x2,y2)为终点距离起点的偏移量
rQuadTo(float x1, float y1, float x2, float y2)

// 绘制三阶贝塞尔曲线
// (x1,y1),(x2,y2)为控制点,(x3,y3)为终点
cubicTo(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3)
// (x1,y1),(x2,y2)为控制点距离起点的偏移量,(x3,y3)为终点距离起点的偏移量
rCubicTo(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3)


此处只简单介绍贝塞尔曲线,想详细理解可以参考这篇文章

5. 总结

通过阅读本文,相信你已经全面了解Path类的使用;

如果希望继续了解自定义View的原理,请参考我写的文章:

自定义View基础 - 最易懂的自定义View原理系列(1)

自定义View Measure过程 - 最易懂的自定义View原理系列(2)

自定义View Layout过程 - 最易懂的自定义View原理系列(3)

自定义View Draw过程- 最易懂的自定义View原理系列(4)

接下来,我将继续对自定义View的应用进行分析,有兴趣的可以继续关注Carson_Ho的安卓开发笔记

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