Android粒子破碎效果（1）——开源项目ExplosionField代码分析

使用过MIUI的同学应该遇到过MIUI的app卸载动画，作为多年的米粉，当我尝试去实现这个动画的时候，第一时间就是在网上看有没有类似的效果，果然我找到了这个：

【Android效果集】学习ExplosionField之粒子破碎效果

可这个动画使用起来并不理想，其粒子在爆炸后，其运动方向左右摇摆，当我仔细阅读代码之后，发现其中 advance方法（即动画进行过程中，用于改变粒子参数的方法）如图：

可以看到，随着动画的进行，粒子的圆心x坐标，每次都会加一个随机正负的随机数；圆心的y坐标会加一个正随机数；因此粒子的左右移动是不确定的，这并不符合自然规律。

那么什么才是自然规律呢？
- 粒子在x轴上：爆炸的那一刻，就决定了是往左还是往右，之后只能朝着这个方向继续移动。
- 粒子的y轴上：可以看到MIUI的效果，是粒子先向上运动，然后下落。

于是，我又找了开源项目：

ExplosionField

该项目效果如图：

可以看到效果几乎与MIUI的效果相同，但是该项目没有一句注释，且其对粒子的参数进行的大量数学计算，因此我费了好大劲，终于像解方程一样，理清了开发者的思路。下面先分析该项目代码：

代码分析

使用方法：

实例化：

mExplosionField = ExplosionField.attach2Window(this);

给View添加爆炸效果：

mExplosionField.explode(view);

分析

该项目总共有四个类：
- ExplosionAnimator，继承自ValueAnimator，负责产生具有动画规律的数字，还有负责生成粒子、绘制粒子的方法。
- ExplosionField，继承自View，用于将动画生成的粒子绘制在界面上，包含执行动画、将自身添加到ContentView中的方法。
- Particle，粒子的实体类，同时也是ExplosionAnimator的内部类，包含粒子绘制的参数，以及最重要的粒子随着动画进程，改变自身参数的advance方法。
- Utils，工具类，包含dp转px、根据View创建Bitmap方法。

其思路流程不在赘述，了解过自定义View和属性动画的同学应该都能看的懂，这里贴两个思维导图（原谅我做的图太丑了 o(╥﹏╥)o）：

我们重点来讲讲粒子的生成方法和变化方法：

首先是粒子的各项参数（加注释版）：

 private class Particle {        float alpha;        // 透明度        int color;          // 颜色        float cx;          // 粒子圆心 x        float cy;          // 粒子圆心 y        float radius;      // 粒子半径        float baseCx;      // 粒子圆心 x的基础值，后续cx的取值就由baseCx为基准        float baseCy;      // 粒子圆心 y的基础值，后续cy的取值就由baseCy为基准        float baseRadius;  // 粒子的基础半径，后续radius的取值就由baseRadius为基准        float top;         // 负责cy变化的因素        float bottom;      // 负责cx变化的因素        float mag;         // 负责cy变化的因素（因为是基于上面两个值计算而来，通过修改计算公式可以修改粒子变化幅度        float neg;         // 同上        float life;        // 决定了粒子在动画开始多久之后，开始显示        float overflow;    // 决定了粒子动画结束前多少时间开始隐藏        }

当我刚开始看到一大堆bottom、top、mag等参数时，一脸懵逼，后来通过分析其粒子生成方法和粒子变化方法，才推测出这些参数的用处。

然后，我们来看看粒子生成方法 generateParticle(int color, Random random)：

private Particle generateParticle(int color, Random random) {        Particle particle = new Particle();        particle.color = color;        particle.radius = V;        if (random.nextFloat() < 0.2f) {            particle.baseRadius = V + ((X - V) * random.nextFloat());        } else {            particle.baseRadius = W + ((V - W) * random.nextFloat());        }        float nextFloat = random.nextFloat();        particle.top = mBound.height() * ((0.18f * random.nextFloat()) + 0.2f);        particle.top = nextFloat < 0.2f ? particle.top : particle.top + ((particle.top * 0.2f) * random.nextFloat());        particle.bottom = (mBound.height() * (random.nextFloat() - 0.5f)) * 1.8f;        float f = nextFloat < 0.2f ? particle.bottom : nextFloat < 0.8f ? particle.bottom * 0.6f : particle.bottom * 0.3f;        particle.bottom = f;        particle.mag = 4.0f * particle.top / particle.bottom;        particle.neg = (-particle.mag) / particle.bottom;        f = mBound.centerX() + (Y * (random.nextFloat() - 0.5f));        particle.baseCx = f;        particle.cx = f;        f = mBound.centerY() + (Y * (random.nextFloat() - 0.5f));        particle.baseCy = f;        particle.cy = f;        particle.life = END_VALUE / 10 * random.nextFloat();        particle.overflow = 0.4f * random.nextFloat();        particle.alpha = 1f;        return particle;    }

恩…配合下面的思维导图食用更佳：

红色参数：粒子在生成时，就固定下来的参数，随着动画进程而不改变的值。

请注意绿色部分的正负取值

总之，上面的一系列计算，都是以为了让每一个粒子都有不一样的参数，以及后续在动画进程中不一样的运动轨迹。值得注意的是，上面的top和bottom在计算中，使用了同一个变量–nextFloat，因此bottom与top的规律在于：top越大，bottom的相对值就越小，反之亦然。表现在运动轨迹上，就是粒子横向运动的越远，竖直方向运动的就越近（相对来说）.这里就不得不佩服开发者的细心了，这种规律都能考虑到 Orz。

我们继续来看粒子的变化方法 advance(float factor)：

public void advance(float factor) {            float f = 0f;            float normalization = factor / END_VALUE;            if (normalization < life || normalization > 1f - overflow) {                alpha = 0f;                return;            }            normalization = (normalization - life) / (1f - life - overflow);            float f2 = normalization * END_VALUE;            if (normalization >= 0.7f) {                f = (normalization - 0.7f) / 0.3f;            }            alpha = 1f - f;            f = bottom * f2;            cx = baseCx + f;            cy = (float) (baseCy - this.neg * Math.pow(f, 2.0)) - f * mag;            radius = V + (baseRadius - V) * f2;        }

添加注释后：

 public void advance(float factor) {            float f = 0f;            // normal= 粒子在可显示的范围内，动画进行到了几分之几            float normalization = factor / END_VALUE;            // 动画开始前和结束前的一段时间内是透明（不进行绘制）的。            if (normalization < life || normalization > 1f - overflow) {                alpha = 0f;                return;            }            // normal= 粒子在可显示的范围内，动画实际进行到了几分之几            normalization = (normalization - life) / (1f - life - overflow);            // f2= 实际进行到的数值            float f2 = normalization * END_VALUE;            // 动画实际进程超过7/10,则开始逐渐透明。            if (normalization >= 0.7f) {                f = (normalization - 0.7f) / 0.3f;            }            alpha = 1f - f;            // cx 在baseCx的基础上增长f2个bottom（bottom可能是负数，这里就表现了粒子是往左移动还是往右移动            f = bottom * f2;            cx = baseCx + f;            // 可以把这个计算视为一个方程，然后，我们一步步简化：            // 已知：mag=4*top/bottom； neg=-mag / bottom； f=bottom*f2;            // 则：cy = (float) (baseCy - this.neg * Math.pow(f, 2.0)) - f * mag;            // 则：cy= (float)(baseCy-(-(4*top/bottom)/bottom)*bottom*bottom*f2*f2)-bottom*f2*4*top/bottom;            // 则：cy= baseCy+(4*top*(f2*(f2-1)));            // 那么，我们就可以的出cy的变化曲线函数： y=baseCy+4*top*(x*(x-1)，再简化： y=j+k*(x*(x-1)，j、k都是常数，x为 0~1.4;            // 那么，粒子的变化因素只有一个x*(x-1)            cy = (float) (baseCy - this.neg * Math.pow(f, 2.0)) - f * mag;            // 可以简化为：y=k*x，k是常数，x为 0~1.4;因此radius是不断增长的。            radius = V + (baseRadius - V) * f2;        }

注释里基本都写的很清楚了，关键是Cy的取值，我们可以看到，cy的变化因素为y=x*(x-1)，那么，我们在函数曲线中看一下：

可以看到，y是先下降再上升，且当x小于1时，y是负值。动画的结束值是1.4，那么当动画进程在0.5之前时，baseCy是加一个不断变小的负值，表现到View坐标系中，则是粒子向上运动。之后，便是baseCy加一个不断增加的值，表现为粒子向下运动。

我们可以测试一下，先打印第一个粒子的baseCy和top值：

if(ttt==0){    tt=bottom;    Log.d("ExplosionAnimator","baseCy="+baseCy+"；top="+top);    } else{        if(ttt==bottom){            Log.d("ExplosionAnimator","baseCy="+baseCy+"；top="+top);            }    }

日志：

D/ExplosionAnimator: baseCy=299.99106；top=147.68047

我们将其应用到函数曲线中：

因为View坐标系y轴是向下的，与数学坐标系相反，我们可以修改一下方程，达到类似View坐标系的效果：

总结

代码分析的差不多了，我们基本上可以看出开发者的思路：粒子的生成的时候，通过大量的随机运算，给粒子赋予尽量区别于其他粒子的参数。

其中：
- cx，初始位置为view中心点左右随机偏移一定值，根据bottom值，又可以分为向左运动（bottom为负数）的粒子、向右运动（bottom为正数）的粒子；
- cy，初始位置为view中心点上下随机偏移一定值，粒子在y轴上沿y=x*(x-1)曲线运动；
- radius，初始为大半径（1/5概率）、小半径（4/5概率），之后开始逐渐变大；
- alpha，初始为1，动画实际进程超过7/10时，开始逐渐变透明；
- 每一个粒子都有一个经过随机运算得出的life和overflow，取值差不多为0.0x~0.1x之间，用于控制粒子在开始的前多少时间、动画结束前的多少时间，是不显示的，这样就有了一个错落出现、消失的层次感。

在这里，再次为开发者献上自己的膝盖~~~

一般当我们读懂了别人的代码后，自己去实现的时候，总是会遇到这样那样的问题，因此，我们这里可以尝试自己去顺着大牛的思路来实现这个效果，同时，加入自己的想法，进行部分功能的改进。这些东西就留给下一篇博客了！

Android粒子破碎效果（2）——实现多种破碎效果之ParticleSmasher