Android高级画笔效果实现的探索

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中国铁路总公司近日发布消息，自11月11日起至20日，铁路部门将在京沪高铁“复兴号”列车上推出高铁“极速达”快运新产品，这将是国内最快的跨城快运产品。据铁路部门有关负责人介绍，在继续开展“当日达”、“次晨达”、“次日达”等铁路快捷运输服务的基础上，中铁快运联合国内快递服务商，发挥“复兴号”动车组的优势，首次在京沪高铁推出高铁“极速达”快运新产品，实现10小时货物送达客户，这也是目前中国最快的跨城快运产品。

作者简介

本篇来自 豌豆射手_BiuBiu 的投稿，主要讲解了针对上周Android画笔效果的实现进行了扩展和补充，希望对大家有所帮助！

豌豆射手_BiuBiu 的博客地址：

http://www.jianshu.com/u/a58eb984bda4

效果预览

• 下图效果的实现大家可以去参考上周分享的这篇文章：

• 水彩笔效果一

//不设置 
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.DST_IN)); 
//使用原图的资源文件为 
mOriginBitmap = BitmapFactory.decodeResource( mContext.getResources(), R.mipmap.brush);

• 水彩笔效果二，使用原图的资源文件为R.mipmap.cicrle

• 水彩笔效果三，使用原图的资源文件为R.mipmap.tranglie

• 设置paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.DST_IN));的效果

实现

• 如何实现的细节在上篇文章有很仔细的说明。

• 代码上我抽取了一个基类，主要是方便后面的扩展

/**  * @author shiming  * @version v1.0 create at 2017/10/17  * @des 处理draw和touch事件的基类  */ 
public abstract class BasePen {     /**      * 绘制      *      * @param canvas      */     public abstract  void draw(Canvas canvas);     /**      * 接受并处理onTouchEvent      *      * @param event      * @return      */     public  boolean onTouchEvent(MotionEvent event,Canvas canvas){          return false;      } } 

• 关于BasePenExtend集成BasePen

draw方法的抽取，和上篇文章一样，当接触到的点很少的时候，不用去绘制，由于在实现水彩笔的时候，使用一只笔的时候会导致整个画布的笔的透明度发生改变，所以提供了一个抽象的方法让子类去实现，SteelPen和BrushPen中唯一在draw的差别就是多了一只paint。

@Override public void draw(Canvas canvas) {     mPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);     //点的集合少 不去绘制     if (mHWPointList == null || mHWPointList.size() < 1)         return;     //当控制点的集合很少的时候，需要画个小圆，但是需要算法     if (mHWPointList.size() < 2) {         ControllerPoint point = mHWPointList.get(0);         //由于此问题在算法上还没有实现，所以暂时不给他画圆圈         //canvas.drawCircle(point.x, point.y, point.width, mPaint);     } else {         mCurPoint = mHWPointList.get(0);         drawNeetToDo(canvas);     } } /**  * 这里由于在设置笔的透明度，会导致整个线，或者说整个画布的的颜透明度随着整个笔的透明度而变化，  * 所以在这里考虑是不是说，绘制毛笔的时候，每次都给它new 一个paint ，但是这里我还没有找到更好的办法  *  * @param canvas  */ 
// TODO: 2017/10/17  这个问题  待解决 
protected abstract void drawNeetToDo(Canvas canvas);

onTouchEvent 事件在 NewDrawPenView 调用，这里实现就可以了，注意这个问题就行， event 会被下一次事件重用，这里必须生成新的，否则会有问题

@Override 
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event,Canvas canvas) {     // event会被下一次事件重用，这里必须生成新的，否则会有问题     MotionEvent event2 = MotionEvent.obtain(event);     switch (event.getActionMasked()) {         case MotionEvent.ACTION_DOWN:             onDown(createMotionElement(event2));             return true;         case MotionEvent.ACTION_MOVE:             onMove(createMotionElement(event2));             return true;         case MotionEvent.ACTION_UP:             onUp(createMotionElement(event2),canvas);             return true;         default:             break;     }     return super.onTouchEvent(event,canvas); }

onDown 事件的实现，由于在自定义 View 中，MotionEvent.ACTION_DOWN:事件的触发要比 onDraw 早，当实现水彩笔的时候，我在想每次能不能使用一只新的笔，那么改变笔的透明度的时候，画布其他上上的笔画的就不会发生改变，所以暴露了一个方法，让子类去实现，不从写的话，这个笔就会为null！

 /**   * 按下的事件   * @param mElement   */ 
public void onDown(MotionElement mElement){     if (mPaint==null){         throw new NullPointerException("paint 笔不可能为null哦");     }     if (getNewPaint(mPaint)!=null){         Paint paint=getNewPaint(mPaint);         mPaint=paint;         //当然了，不要因为担心内存泄漏，在每个变量使用完成后都添加xxx=null，         // 对于消除过期引用的最好方法，就是让包含该引用的变量结束生命周期，而不是显示的清空         paint=null;         System.out.println("shiming 当绘制的时候是否为新的paint"+mPaint+"原来的对象是否销毁了paint=="+paint);     }     mPointList.clear();     //如果在brush字体这里接受到down的事件，把下面的这个集合清空的话，那么绘制的内容会发生改变     //不清空的话，也不可能     mHWPointList.clear();     //记录down的控制点的信息     ControllerPoint curPoint = new ControllerPoint(mElement.x, mElement.y);     //如果用笔画的画我的屏幕，记录他宽度的和压力值的乘，但是哇，     if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {         mLastWidth = mElement.pressure * mBaseWidth;     } else {         //如果是手指画的，我们取他的0.8         mLastWidth = 0.8 * mBaseWidth;     }     //down下的点的宽度     curPoint.width = (float) mLastWidth;     mLastVel = 0;     mPointList.add(curPoint);     //记录当前的点     mLastPoint = curPoint; } protected  Paint getNewPaint(Paint paint){     return null; }

onMove 事件其实实现原理和上篇文章一样，但是呢，当绘制水彩笔的时候，有个透明度的关系，所以需要交给子类去实现.

/**  * 手指移动的事件  * @param mElement  */ public void onMove(MotionElement mElement){     ControllerPoint curPoint = new ControllerPoint(mElement.x, mElement.y);     double deltaX = curPoint.x - mLastPoint.x;     double deltaY = curPoint.y - mLastPoint.y;     //deltaX和deltay平方和的二次方根 想象一个例子 1+1的平方根为1.4 （x²+y²）开根号     double curDis = Math.hypot(deltaX, deltaY);     //我们求出的这个值越小，画的点或者是绘制椭圆形越多，这个值越大的话，绘制的越少，笔就越细，宽度越小     double curVel = curDis * IPenConfig.DIS_VEL_CAL_FACTOR;     double curWidth;     //点的集合少，我们得必须改变宽度,每次点击的down的时候，这个事件     if (mPointList.size() < 2) {         if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {             curWidth = mElement.pressure * mBaseWidth;         } else {             curWidth = calcNewWidth(curVel, mLastVel, curDis, 1.5,                     mLastWidth);         }         curPoint.width = (float) curWidth;         mBezier.init(mLastPoint, curPoint);     } else {         mLastVel = curVel;         if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {             curWidth = mElement.pressure * mBaseWidth;         } else {             //由于我们手机是触屏的手机，滑动的速度也不慢，所以，一般会走到这里来             //阐明一点，当滑动的速度很快的时候，这个值就越小，越慢就越大，依靠着mlastWidth不断的变换             curWidth = calcNewWidth(curVel, mLastVel, curDis, 1.5,                         mLastWidth);         }         curPoint.width = (float) curWidth;         mBezier.addNode(curPoint);     }     //每次移动的话，这里赋值新的值     mLastWidth = curWidth;     mPointList.add(curPoint);     moveNeetToDo(curDis);     mLastPoint = curPoint; } /**  * 移动的时候，这里由于需要透明度的处理，交给子类  * @param  */ 
protected abstract void moveNeetToDo(double f);

在上篇文章中我们有详细介绍 calcNewWidth() 方法的作用：当滑动的速度很快的时候，这个值就越小，越慢就越大，依靠着 mlastWidth 不断的变换，如何变化的呢？在代码中做了很详细的解释

public double calcNewWidth(double curVel, double lastVel, double curDis,                                 double factor, double lastWidth) {     double calVel = curVel * 0.6 + lastVel * (1 - 0.6);     //返回指定数字的自然对数     //手指滑动的越快，这个值越小，为负数     double vfac = Math.log(factor * 2.0f) * (-calVel);     //此方法返回值e，其中e是自然对数的基数。     //Math.exp(vfac) 变化范围为0 到1 当手指没有滑动的时候 这个值为1 当滑动很快的时候无线趋近于0     //在次说明下，当手指抬起来，这个值会变大，这也就说明，抬起手太慢的话，笔锋效果不太明显     //这就说明为什么笔锋的效果不太明显     double calWidth = mBaseWidth * Math.exp(vfac);     //滑动的速度越快的话，mMoveThres也越大     double mMoveThres = curDis * 0.01f;     //对之值最大的地方进行控制     if (mMoveThres > IPenConfig.WIDTH_THRES_MAX) {         mMoveThres = IPenConfig.WIDTH_THRES_MAX;     }     //滑动的越快的话，第一个判断会走     if (Math.abs(calWidth - mBaseWidth) / mBaseWidth > mMoveThres) {         if (calWidth > mBaseWidth) {             calWidth = mBaseWidth * (1 + mMoveThres);         } else {             calWidth = mBaseWidth * (1 - mMoveThres);         }         //滑动的越慢的话，第二个判断会走     } else if (Math.abs(calWidth - lastWidth) / lastWidth > mMoveThres) {         if (calWidth > lastWidth) {             calWidth = lastWidth * (1 + mMoveThres);         } else {             calWidth = lastWidth * (1 - mMoveThres);         }     }     return calWidth; }

最后一步绘制，只需要要判断现在的点和触摸点的位置一样就不用去绘制，其余的交个子类去实现即可，在这里我有一个问题没有解决，在 onDown 事件下，就是一直按着屏幕某个点的时候，这个方法会一直走，意思就是说，用户的行为没有发生绘制笔，但是呢，代码一直在绘制，不断重复的绘制，可能在性能上不太友好！还需优化

/**  * 当现在的点和触摸点的位置在一起的时候不用去绘制  * @param canvas  * @param point  * @param paint  */ 
protected void drawToPoint(Canvas canvas, ControllerPoint point, Paint paint) {     if ((mCurPoint.x == point.x) && (mCurPoint.y == point.y)) {         return;     }     //毛笔的效果和钢笔的不太一样，交给自己去实现     doNeetToDo(canvas,point,paint); }

关于BrushPen

初始化是从资源文件中获取bitmap，在我个人的测试中，当资源文件如果形状很多种的时候，会构建很多中的笔画的效果，非常有意思，如上面的图例

public BrushPen(Context context) {     super(context);     initTexture(); } /**  * 感谢公司的ui大哥  小伍哥 免费给的切图  * R.mipmap.tranglie 设置的时候有点像三角形的笔锋  * R.mipmap.cicrle    圆形的笔锋效果  * R.mipmap.six        六边形有点怪怪的，可以测试一下  * R.drawable.brush  这个才是用起来比较舒服，如果你的笔锋要很尖的话，叫ui爸爸给你裁剪这种图 越尖越好  */ 
private void initTexture() {     //通过资源文件生成的原始的bitmap区域 后面的资源图有些更加有意识的东西     mOriginBitmap = BitmapFactory.decodeResource(             mContext.getResources(), R.mipmap.brush); }

setBitmap(bitmap)方法，主要是得到需要绘制的rect的区域，这个没什么，一些列的操作的时候，但是这里有个很有趣的现象， paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.DST_IN));以下的话源自网络不是我说的，哈哈：PorterDuffXfermode其实就是简单的图形交并集计算，比如重叠的部分删掉或者叠加等等，事实上呢！PorterDuffXfermode的计算绝非是根据于此！如下图所示，最常见的应用就是蒙板绘制，利用源图作为蒙板“抠出”目标图上的图像。

Xfermode 国外有大神称之为过渡模式，这种翻译比较贴切但恐怕不易理解，大家也可以直接称之为图像混合模式，给大家一个非常赞的关于Xfermode的文章链接，地址：

http://www.cnblogs.com/tianzhijiexian/p/4297172.html

/**   * 主要是得到需要绘制的rect的区域   * @param bitmap   */  
private void setBitmap(Bitmap bitmap) {      Canvas canvas = new Canvas();      mBitmap = Bitmap.createBitmap(bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight(),              Bitmap.Config.ARGB_8888);      //用指定的方式填充位图的像素。      mBitmap.eraseColor(Color.rgb(Color.red(mPaint.getColor()),                  Color.green(mPaint.getColor()), Color.blue(mPaint.getColor())));      //用画布制定位图绘制      canvas.setBitmap(mBitmap);      Paint paint = new Paint();      //如果把这行代码注释掉这里生成的东西更加有意思      paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.DST_IN));      canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, paint);      //src 代表需要绘制的区域      mOldRect.set(0, 0, mBitmap.getWidth()/4, mBitmap.getHeight()/4);  }

根据笔的宽度的变化，笔的透明度要和发生变化。

/**  * 更具笔的宽度的变化，笔的透明度要和发生变化  * @param point  * @return  */ 
private ControllerPoint getWithPointAlphaPoint(ControllerPoint point) {     ControllerPoint nPoint = new ControllerPoint();     nPoint.x = point.x;     nPoint.y = point.y;     nPoint.width = point.width;     int alpha = (int) (255 * point.width / mBaseWidth / 2);     if (alpha < 10) {         alpha = 10;     } else if (alpha > 255) {         alpha = 255;     }     nPoint.alpha = alpha;     return nPoint; }

这里才是关键的地方，原理就是不断的绘制 Bitmap，通过 Bitmap 构建成为一根线，同时绘制区域的大小，直接导致笔的宽度的变化。

protected void drawLine(Canvas canvas, double x0, double y0, double w0,                             int a0, double x1, double y1, double w1, int a1, Paint paint) {         double curDis = Math.hypot(x0 - x1, y0 - y1);         int factor = 2;         if (paint.getStrokeWidth() < 6) {             factor = 1;         } else if (paint.getStrokeWidth() > 60) {             factor = 3;         }         int steps = 1 + (int) (curDis / factor);         double deltaX = (x1 - x0) / steps;         double deltaY = (y1 - y0) / steps;         double deltaW = (w1 - w0) / steps;         double deltaA = (a1 - a0) / steps;         double x = x0;         double y = y0;         double w = w0;         double a = a0;         for (int i = 0; i < steps; i++) {             if (w < 1.5)                 w = 1.5;             //根据点的信息计算出需要把bitmap绘制在什么地方             mNeedDrawRect.set((float) (x - w / 2.0f), (float) (y - w / 2.0f),                     (float) (x + w / 2.0f), (float) (y + w / 2.0f));             //每次到这里来的话，这个笔的透明度就会发生改变，但是呢，这个笔不用同一个的话，有点麻烦             //我在这里做了个不是办法的办法，每次呢？我都从新new了一个新的笔，每次循环就new一个，内存就有很多的笔了             //这里new 新的笔  我放到外面去做了             //Paint newPaint = new Paint(paint);             //当这里很小的时候，透明度就会很小，个人测试在3.0左右比较靠谱             paint.setAlpha((int) (a / 3.0f));             //第一个Rect 代表要绘制的bitmap 区域，第二个 Rect 代表的是要将bitmap 绘制在屏幕的什么地方             canvas.drawBitmap(mBitmap, mOldRect, mNeedDrawRect, paint);             x += deltaX;             y += deltaY;             w += deltaW;             a += deltaA;         }     }

关于SteelPen，由于在上篇文章已经很详细的介绍了，这里就不在多少，需要的话，移步上篇文章。

package com.shiming.pen.new_code; import android.content.Context; import android.graphics.Canvas; import android.graphics.Paint; import android.graphics.RectF; import com.shiming.pen.old_code.ControllerPoint; import static com.shiming.pen.new_code.IPenConfig.STEPFACTOR; /**  * @author shiming  * @version v1.0 create at 2017/10/17  * @des 钢笔  */ 
public class SteelPen extends BasePenExtend {     public SteelPen(Context context) {         super(context);     }     @Override     protected void drawNeetToDo(Canvas canvas) {         for (int i = 1; i < mHWPointList.size(); i++) {             ControllerPoint point = mHWPointList.get(i);             drawToPoint(canvas, point, mPaint);             mCurPoint = point;         }     }     @Override     protected void moveNeetToDo(double curDis) {         int steps = 1 + (int) curDis / STEPFACTOR;         double step = 1.0 / steps;         for (double t = 0; t < 1.0; t += step) {             ControllerPoint point = mBezier.getPoint(t);             mHWPointList.add(point);         }     }     @Override     protected void doNeetToDo(Canvas canvas, ControllerPoint point, Paint paint) {         drawLine(canvas, mCurPoint.x, mCurPoint.y, mCurPoint.width, point.x,                 point.y, point.width, paint);     }     /**      * 其实这里才是关键的地方，通过画布画椭圆，每一个点都是一个椭圆，这个椭圆的所有细节，逐渐构建出一个完美的笔尖      * 和笔锋的效果,我觉得在这里需要大量的测试，其实就对低端手机进行排查，看我们绘制的笔的宽度是多少，绘制多少个椭圆      * 然后在低端手机上不会那么卡，当然你哪一个N年前的手机给我，那也的卡，只不过需要适中的范围里面      *      * @param canvas      * @param x0      * @param y0      * @param w0      * @param x1      * @param y1      * @param w1      * @param paint      */     private void drawLine(Canvas canvas, double x0, double y0, double w0, double x1, double y1, double w1, Paint paint) {         //求两个数字的平方根 x的平方+y的平方在开方记得X的平方+y的平方=1，这就是一个园         double curDis = Math.hypot(x0 - x1, y0 - y1);         int steps = 1;         if (paint.getStrokeWidth() < 6) {             steps = 1 + (int) (curDis / 2);         } else if (paint.getStrokeWidth() > 60) {             steps = 1 + (int) (curDis / 4);         } else {             steps = 1 + (int) (curDis / 3);         }         double deltaX = (x1 - x0) / steps;         double deltaY = (y1 - y0) / steps;         double deltaW = (w1 - w0) / steps;         double x = x0;         double y = y0;         double w = w0;         for (int i = 0; i < steps; i++) {             //都是用于表示坐标系中的一块矩形区域，并可以对其做一些简单操作             //精度不一样。Rect是使用int类型作为数值，RectF是使用float类型作为数值。             //            Rect rect = new Rect();             RectF oval = new RectF();             oval.set((float) (x - w / 4.0f), (float) (y - w / 2.0f), (float) (x + w / 4.0f), (float) (y + w / 2.0f));             //            oval.set((float)(x+w/4.0f), (float)(y+w/4.0f), (float)(x-w/4.0f), (float)(y-w/4.0f));             //最基本的实现，通过点控制线，绘制椭圆             canvas.drawOval(oval, paint);             x += deltaX;             y += deltaY;             w += deltaW;         }     } }

结语

最后说明几点：

1. 当一直处于onDown事件的时候，就是按着屏幕不动的时候，最后绘制的关键方法也一直在走，消耗内存，需要优化。

2. 绘制水彩笔的时候：这里由于在设置笔的透明度，会导致整个线，或者说整个画布的的颜透明度随着整个笔的透明度而变化， 所以在这里考虑是不是说，绘制毛笔的时候，每次都给它new 一个paint ，但是这里我还没有找到更好的办法，也需要优化。

3. 关于扩展性的问题，目前这个Demo仅提供了三种的功能，后续会加上返回上一步，设置笔的颜色和宽度，在手指抬起来自动生成一张bitmap，设置画布等功能。

最后奉上项目GitHub的地址，欢迎点赞，欢迎提问，谢谢！

https://github.com/Shimingli/WritingPen

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