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Android 实现水波浪效果
|Android

讲真，这不算一个新的课题。早在几个月之前就已经有大神开源了水波浪效果的代码。由于工作关系，一直未能拜读。直至近期公司项目有需要，才决定去接触下该效果。

同时申明一下，在能力范围之内，楼主愿意不惜一切时间代价去造轮子，因为出现bug时，改自己熟悉的代码会很省事。同时也是对技能的巩固和提升。

目前，已经发表的博文中，实现水波纹的效果大致分为两类：

  1. 使用贝塞尔曲线。
  2. 使用三角函数曲线。

在物理学中，通常使用三角函数表达式从数学的角度描述波的特征，如：机械波、声波等。因此楼主即使用三角函数实现水波纹效果。

机械波表达式：Y＝A*sin(ωt+Φ)

1 效果图

二话不说，先上图，觉得效果好再往下看。

这是一种组合的实现方式：两个水波浪组件叠加，再在水波浪组件上面或下面添加一个矩形的蓝色块。采用组合方式，主要使组件具有更高的扩展性。

布局如下：

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<!-- 矩形方块 -->
<View
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="@dimen/dp_100_h"
    android:background="#DD3958AA" />

<!-- 水波浪组件叠加 -->
<RelativeLayout
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content">

    <com.flueky.frame.widget.WaveView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/dp_50_h"
        app:color="#993958AA"
        app:fill_mode="top"
        app:omega="1.2"
        app:phi="1"
        app:speed="-5" />

    <com.flueky.frame.widget.WaveView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/dp_50_h"
        app:color="#AA3958AA"
        app:fill_mode="top"
        app:phi="100"
        app:speed="-5" />
</RelativeLayout>

2 原理

分析机械波公式，有三个常量参数：A、ω和Φ。

  1. A 对应组件高度的一半。
  2. ω 对应自定义属性 omega。
  3. Φ 对应自定义属性 phi。

通过 ω和Φ 决定波浪的初始状态，使用speed属性决定波浪变化速率。

3 实现

3.1 自定义属性

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<declare-styleable name="wave">
    <!-- 波浪颜色 -->
    <attr name="color" format="color" />
    <!-- 填充模式 -->
    <attr name="fill_mode">
        <!-- 填充顶部，使顶部是直线，底部是波浪线 -->
        <enum name="top" value="1" />
        <!-- 填充底部，使底部是直线，顶部是波浪线 -->
        <enum name="bottom" value="2" />
    </attr>
    <!-- 波浪变化速率，<0 向右的小伙，>0 向左的效果-->
    <attr name="speed" format="integer" />
    <!-- 水波浪初始状态相位角  -->
    <attr name="phi" format="integer" />
    <!-- 水波浪角频率，默认值 1，显示一个三角函数周期  -->
    <attr name="omega" format="float"/>
</declare-styleable>

3.2 代码

不喜欢看又臭又长的代码请跳过，后面有分析。（平生最恨只贴代码不分析的博主）

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public class WaveView extends View {
    private static final String TAG = "WaveView";
    private int width = 0;
    private int height = 0;
    private Path shapePath;
    private int step = 20;
    private Paint fillPaint;

    private double omega;
    private double phi;
    private int delta = -2;//每次位移角度，大于0向左，小于0 向右
    private boolean fillTop = true;
    private int waveColor;

    public WaveView(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public WaveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public WaveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        TypedArray typedArray = context.obtainStyledAttributes(attrs, R.styleable.wave);
        initParams(context, typedArray);
        typedArray.recycle();
    }

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
    public WaveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr, int defStyleRes) {
        super(context, attrs, defStyleAttr, defStyleRes);
        TypedArray typedArray = context.obtainStyledAttributes(attrs, R.styleable.wave);
        initParams(context, typedArray);
        typedArray.recycle();
    }


    private void initParams(Context context, TypedArray typedArray) {

        waveColor = typedArray.getColor(R.styleable.wave_color, Color.parseColor("#3958AA"));
        fillTop = typedArray.getInt(R.styleable.wave_fill_mode, 1) == 1;// 默认绘制上层
        delta = typedArray.getInt(R.styleable.wave_speed, -2); //默认向右移动
        omega = typedArray.getFloat(R.styleable.wave_omega, 3 * 1.0f / 4);// 角频率
        phi = typedArray.getInt(R.styleable.wave_phi, 0) * Math.PI / 180 + Math.PI / 2 * -1;// 初始相位角
        fillPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
        fillPaint.setStrokeWidth(1);
        fillPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
        fillPaint.setColor(waveColor);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        shapePath = new Path();
        if (fillTop)
            shapePath.moveTo(0, 0);
        else
            shapePath.moveTo(0, height + 1);
        for (int x = 0; x <= width; x += step) {
            double angle = x * 1.0f / width * 2 * Math.PI;// 弧度
            double y = height / 2 * Math.sin(angle * omega + phi);
            shapePath.lineTo(x, (float) y + height / 2);
        }

        if (fillTop) {
            shapePath.lineTo(width, 0);
        } else {
            shapePath.lineTo(width, height + 1);
        }
        canvas.drawPath(shapePath, fillPaint);

        postInvalidateDelayed(25); // 每秒刷新40次
        addPhi();
    }

    /**
     * 增加相位角
     */
    private void addPhi() {
        phi += delta * Math.PI / 180;

        if (phi > Math.PI * 2)
            phi -= Math.PI * 2;
        else if (phi < Math.PI * -2)
            phi += Math.PI * 2;
    }

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        /**
         * 组件测量
         * 布局里指定的size使用布局的size
         * 属性里指定的size使用属性的size
         * 都没有指定，使用默认size
         */
        int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
        int widthSize = 0;
        if (widthMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
            widthSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
            width = widthSize;
        } else if (widthMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
            widthSize = width;
        }
        int heightMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec);
        int heightSize = 0;
        if (heightMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
            heightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
            height = heightSize;
        } else if (heightMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
            heightSize = height;
        }
        setMeasuredDimension(widthSize, heightSize);
    }

不到120行的代码，看起来是不是很简单的样子。

到这里，需要的小伙伴们，就可以很方便的拿去集成了，一个组件类，一个自定义属性文件和一个布局的使用示例，足以。

下面主要讲解三个模块：初始化参数，测量高度，绘制并刷新波浪。

3.2.1 初始化参数

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private void initParams(Context context, TypedArray typedArray) {
    // 获取自定义属性值
    waveColor = typedArray.getColor(R.styleable.wave_color, Color.parseColor("#3958AA"));
    fillTop = typedArray.getInt(R.styleable.wave_fill_mode, 1) == 1;// 默认绘制上层
    delta = typedArray.getInt(R.styleable.wave_speed, -2); //默认向右移动
    omega = typedArray.getFloat(R.styleable.wave_omega, 3 * 1.0f / 4);// 角频率
    phi = typedArray.getInt(R.styleable.wave_phi, 0) * Math.PI / 180 + Math.PI / 2 * -1;// 初始相位角
    // 初始化画笔参数
    fillPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); // 设置抗锯齿
    fillPaint.setStrokeWidth(1); // 设置边线宽度
    fillPaint.setStyle(Paint.Style.FILL); // 这是画笔的填充模式，不同于之前的fill_mode属性
    fillPaint.setColor(waveColor); // 设置画笔颜色
}

3.2.2 测量高度

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@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
    /**
     * 组件测量
     * 布局里指定的size使用布局的size
     * 属性里指定的size使用属性的size，此处位置线，可以添加自定义属性操作
     * 都没有指定，使用默认size
     */
    int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
    int widthSize = 0;
    if (widthMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
        widthSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
        width = widthSize;
    } else if (widthMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
        widthSize = width;
    }
    int heightMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec);
    int heightSize = 0;
    if (heightMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
        heightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
        height = heightSize;
    } else if (heightMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
        heightSize = height;
    }
    setMeasuredDimension(widthSize, heightSize);
}

3.2.3 绘制并刷新波浪

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@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    shapePath = new Path();
    /**
     * 设置路径起点
     */
    if (fillTop)
        shapePath.moveTo(0, 0);
    else
        shapePath.moveTo(0, height + 1); // 加一为了防止和底部矩形拼接时有1px的空隙。
    for (int x = 0; x <= width; x += step) {
        double angle = x * 1.0f / width * 2 * Math.PI;// 对应的横坐标转成弧度，弧度区间0~2π
        double y = height / 2 * Math.sin(angle * omega + phi); // 计算出纵坐标
        shapePath.lineTo(x, (float) y + height / 2);
    }
     /**
     * 设置路径终点
     */
    if (fillTop) {
        shapePath.lineTo(width, 0);
    } else {
        shapePath.lineTo(width, height + 1); // 加一为了防止和底部矩形拼接时有1px的空隙。
    }
    canvas.drawPath(shapePath, fillPaint); // 绘制并填充波浪图形路径。
    postInvalidateDelayed(25); // 每秒刷新40次
    addPhi(); // 相位角值+1，实现波浪移动效果
}

由于，Math.sin采用弧度计算的方式，为方便开发者使用，关于sin函数参数的变量，一律使用角度制，因此存在一些难以明白的转换。

3.3 叠加使用

样图中，使用叠加的方式，同时显示两条不一样的波浪。
需要注意修改omega、phi、speed值和正确计算透明度叠加效果。

色值：993958AA+AA3958AA = DD3958AA ？

这是ARGB四通道的色值叠加计算，由于RGB色值一致，此处只讨论Alpha通道(透明度)的叠加计算。

记：
透明度 A = 0x99/xFF ≈ 0.60，透明度 B = 0xAA/0xFF ≈ = 0.66；
透明度 C = A+B-AxB = 0.864 x 0xFF ≈ 0xDD;

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Author: flueky
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