Android關於Path你所知道的和不知道的一切

摘要： 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(Pat...

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。

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;
}

//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);

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);
}

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);
}

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);
}

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

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

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);

Path path = new Path();
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(100, 200);
path.lineTo(200, 100);

Path path = new Path();
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(100, 200);
path.lineTo(200, 100);
path.close();

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();

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);

剩下的貝塞爾曲線這個大頭放在本篇最後

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;
}

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

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

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

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);

3.加圓路徑：addCircle(圓心x,圓心y,方向)

path.addCircle(100,100,100,Path.Direction.CW);

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);

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);

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);

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);

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);

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);

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);

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);

檢視矩形路徑區域.png

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

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

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;
}

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

//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();

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，
相交的路徑方向與射線成銳角+1
相交的路徑方向與射線成鈍角-1
結果0，不在，否則，在

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

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

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.UIO/">NION);//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);

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();

OnDraw方法裡：

canvas.drawPath(mStarPath, mRedPaint);

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);
}
}

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);

好了，Path完結散花

後記：捷文規範

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