Android UI编程进阶——使用SurfaceViewt和Canvas实现动态时钟

浏览数：28 / 时间：2015年06月11日

概述：

    很多时候我们想要自己写一些类似时钟、罗盘的控件，却又找不到合适的Demo。我想这时你可能索性就直接上图片了。在Android有Canvas和Paint这么好的画师的情况下，还是选择使用图片，的确是有一些尴尬了。下面我就利用一步一步实现自定义时钟来对这个问题做一个讲解。（注明：本人不太会制作GIF图片，以下图片均不能动态展示，想要查看动态效果，请转到博客末尾处下载源码进行查看）


错误示例：

    这里我有一个“错误”的示例。这里的错误其实应该是要打上双引号的，因为它不是真的错误，只是在某些时候，它是不适当的。下面就让我们先来学习一下这个示例，了解一下这个示例中哪些是不适合使用的技术。


效果图展示：

技术分享 技术分享

看了上面的两张运行效果图我们可以看到很正常的两张运行图，不过这不是全部。错误信息下面再进行展示和分析。在这里我就来解释一下为什么说这个示例不是全错，只是不恰当的原因。因为如果我们的需求是不用变化的图形，例如一些多边形的展示等，不需要实时去刷新界面，OK，这个示例没有任何问题，而且使用简单。针对这一点，我想也是有必要附上代码来展示一下实现过程。


静态画图代码：

public class CustomCanvasView extends View {

    private static final String TAG = CustomCanvasView.class.getName();
    private Paint paint;
    
    private int mRadius;

    private Canvas mCanvas;
    
    private int mHours;
    private int mMinutes;
    private int mSeconds;
    
    private Thread mThread;
    
    public CustomCanvasView(Context context, int radius) {
        super(context);
        paint = new Paint();
        paint.setColor(Color.RED);
        paint.setStrokeJoin(Paint.Join.ROUND);
        paint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);
        paint.setStrokeWidth(5);
        
        mRadius = radius;
    }

    // 在这里我们将测试canvas提供的绘制图形方法
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        mCanvas = canvas;
        
        drawCompass(mCanvas);
        
        refreshClock();
    }

    private void refreshClock() {
        mThread = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    while (true) {
                        handler.sendEmptyMessage(0x123);
                        sleep(1000);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        mThread.start();
    }
    
    Handler handler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            Calendar c = Calendar.getInstance();
            mHours = c.getTime().getHours();
            mMinutes = c.getTime().getMinutes();
            mSeconds = c.getTime().getSeconds();
            
            invalidate();
            
            c = null;
        };
    };
    
    /**
     * 绘制罗盘
     * 2015-2-3
     */
    private void drawCompass(Canvas canvas) {
        paint.setAntiAlias(true);
        paint.setStyle(Style.STROKE);
        canvas.translate(canvas.getWidth() / 2, mRadius + 300); // 平移罗盘
        canvas.drawCircle(0, 0, mRadius, paint); // 画圆圈

        // 使用path绘制路径文字
        canvas.save();
        
        drawLabel(canvas);
        
        canvas.restore();

        drawDividing(canvas);

        drawMinuteHand(canvas, 0);
        
        canvas = null;
    }
    
    /**
     * 绘制罗盘内侧的标签文本
     * 2015-2-4
     */
    private void drawLabel(Canvas canvas) {
        canvas.translate(-155, -155);
        Path path = new Path();
        path.addArc(new RectF(0, 0, mRadius + 100, mRadius + 100), -180, 180);
        Paint citePaint = new Paint(paint);
        citePaint.setTextSize(30);
        citePaint.setStrokeWidth(1);
        canvas.drawTextOnPath("http://blog.csdn.net/lemon_tree", path, 35, 0, citePaint);
        
        path = null;
        citePaint = null;
        canvas = null;
    }
    
    /**
     * 绘制刻度
     * 2015-2-4
     */
    private void drawDividing(Canvas canvas) {
        Paint divdPaint = new Paint(paint); // 小刻度画笔对象
        divdPaint.setStrokeWidth(1);
        divdPaint.setTextSize(20);
        
        float y = mRadius;
        int count = 60; // 总刻度数

        canvas.rotate(35 * 360 / count, 0f, 0f);
        
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            if (i % 5 == 0) {
                canvas.drawLine(0f, y, 0, y + 20f, paint);
                canvas.drawText(String.valueOf(i / 5 + 1), -4f, y + 55f, divdPaint);
            } else {
                canvas.drawLine(0f, y, 0f, y + 15f, divdPaint);
            }
            canvas.rotate(360 / count, 0f, 0f); // 旋转画纸
        }
        
        divdPaint = null;
        canvas = null;
    }
    
    /**
     * 绘制分针
     * 2015-2-4
     */
    private void drawMinuteHand(Canvas canvas, int second) {
        Paint tmpPaint = new Paint(paint);
        tmpPaint.setStrokeWidth(2);
        tmpPaint.setTextSize(30);
        
        tmpPaint.setColor(Color.GRAY);
        tmpPaint.setStrokeWidth(4);
        canvas.drawCircle(0, 0, 10, tmpPaint);
        tmpPaint.setStyle(Style.FILL);
        tmpPaint.setColor(Color.YELLOW);
        
        canvas.drawCircle(0, 0, 5, tmpPaint);
        
        canvas.rotate(mSeconds * 6, 0f, 0f);
        canvas.drawLine(0, 20, 0, -135, paint);
        
        tmpPaint = null;
        canvas = null;
    }
}


错误日志展示及原因分析：

是不是看了上面的两张图感觉没什么大问题，可是如果你下载了我的源码并运行之后，你可能就会发现，在你的指针走了大概20秒的时候，程序就挂了。查看日志就会发现如下错误信息：

技术分享

是不是有一种有是该死的OOM问题的感觉，说实话我也是这种感觉。这可能是因为invalidate()的时候没有清理回收资源的问题，而且这里的自定义控件是继承View，没有采用双缓冲技术，致使程序崩溃。而此处的资源回收我也做了一些努力，可是问题依旧存在。于是我就开始找寻另一条路径来解决问题——SurfaceView。

----------------------------------------- Split -------------------------------------------

正确示例：

前导知识学习——脏矩形：

    所谓脏矩形刷新，意为仅刷新有新变化的部分所在的矩形区域，而其他没用的部分就不去刷新，以此来减少资源浪费。我们可以通过在获取Canvas画布时，为其指派一个参数来声明我们需要画布哪个局部，这样就可以只获得这个部分的控制权.（参考来自：http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/54367.htm）本例中，使用的是全局刷新。

前导知识学习——双缓冲：

    关于双缓冲的概念，这里引用一下百度百科的说明（点击进入）。

    如果要按照我的理解来通俗地讲一遍的话，我想应该是这个样子的：有一个暗房，里面有一个功能深厚的画师，他负责绘制图画。暗房对外提供了一个小窗口，这个小窗口是用来展示画师画出来的图画。这个暗房里还有一个画师的助理，他负责把画师画出来的图画以一定速度展示在这个小窗口上（这边的一定速度肯定是比画师绘画的速度要慢一些）。


实例示范：

运行效果图展示：

技术分享 技术分享

看到以上的运行效果图是不感觉很弦？写出来的时候，我也感觉比用图片实现的要好很多。接下来就来慢慢学习一下实现它的过程吧。


首先要做的事

1.extends SurfaceView

2.implements SurfaceHolder.Callback

3.自定义一个Thread


第二步：逻辑功能实现

基于上一个不恰当的版本，这里对上面的逻辑功能进行一些引用。

绘制秒针：

/**
     * 绘制秒针
     * 2015-2-4
     */
    private void drawSecondHand(Canvas canvas) {
        Paint handPaint = new Paint(mPaint);
        handPaint.setStrokeWidth(2);
        handPaint.setStyle(Style.FILL);

        int angle = (mSeconds + 25) * 6; // 计算角度
        canvas.rotate(angle, 0f, 0f);
        canvas.drawLine(0, 20, 0, -135, mPaint);
    }

绘制分针：

/**
     * 绘制分针
     * 2015-2-4
     */
    private void drawMinuteHand(Canvas canvas) {
        Paint handPaint = new Paint(mPaint);
        handPaint.setStrokeWidth(2);
        handPaint.setStyle(Style.FILL);

        canvas.save();
        int angle = (mMinutes + 25) * 6; // 计算角度
        canvas.rotate(angle, 0f, 0f);
        canvas.drawLine(0, 20, 0, -110, mPaint);
        canvas.restore();
    }
从秒针到分针代码明显多了几行，而这多出来的几行代码有什么作用呢？

在绘制分针的时候我们可以看到这样一句：canvas.rotate(angle, 0f, 0f);它的作用是将画布旋转angle度，而如果我们在绘制分针的时候不对画布作一个状态保存，那下次在绘制时针的时候将是旋转之后所做的逻辑，为了避免这些不必要的麻烦，我们需要对其先保存后再复原处理。


绘制时针：

/**
     * 绘制时针
     * 2015-2-4
     */
    private void drawHourHand(Canvas canvas) {
        Paint handPaint = new Paint(mPaint);
        handPaint.setStyle(Style.FILL);
        handPaint.setStrokeWidth(8);

        canvas.save();
        int angle = (((mHours % 12) * 5 + 25) * 6) + (mMinutes * 6 * 5 / 60); // 计算角度
        canvas.rotate(angle, 0f, 0f);
        canvas.drawLine(0, 20, 0, -90, handPaint);
        canvas.restore();
    }
时针的绘制和分针几乎一致，唯一要注意的是绘制时针时角度的计算。如果你这里只按小时数来计算，那它永远都是指向大刻度。永远不会指向两个大刻度之间的部分，为了解决这个问题，我们需要加上分钟数一起计算。即加了n分钟下时针又偏移了多少角度。

自定义Thread

使用SurfaceView需要用到一个锁的机制。也就是说我这边绘图的时候，不允许被打扰，有一个独占的概念。可以通过以下代码实现：

class DrawThread extends Thread {
        private SurfaceHolder holder;
        public boolean isRun;
        
        public DrawThread(SurfaceHolder holder) {
            this.holder = holder;
            isRun = true;
        }
        
        @Override
        public void run() {

            while (isRun) {
                Canvas canvas = null;
                try {
                    synchronized (holder) {
                        canvas = holder.lockCanvas(null);
                        canvas.drawColor(Color.BLACK);
                        drawClock(canvas);
                        holder.unlockCanvasAndPost(canvas); // 解锁画布，提交画好的图像
                        
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
大家可以看到在我上完锁之后，对画布有一行canvas.drawColor(Color.BLACK);的代码操作。我想你应该是明白为什么的。对！就是清屏！如果没有这一句代码，上一次绘制的图形没有被清除，这让整个界面感觉起来很凌乱。下面就让我们一起来感受一下在没有清屏且只有一根指针的情况下，Canvas动态绘制出来的图形。

技术分享 技术分享 技术分享
大家可以明显看到时钟内侧的那一行Label，白色的部分在一点一点地加深，这就有力地说明了是因为上一次图形的残留导致的。


好了，利用SurfaceView和Canvas对自定义时钟的学习就到这里了，如果你还有一些不太明白的地方，欢迎前往我的上一篇博客《Android自定义控件前导基础知识学习（一）——Canvas》进行学习，或以评论的方式与我进行交流。



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