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Android实现八大行星绕太阳3D旋转效果

龙旋 | 331 2022-06-26 17:06 0 0 0
UniSMS (合一短信)

先上最终效果图:



本文目的:


  • 巩固/练习 自定义View

  • 分析解决问题的思路


需要解决的问题:


1、行星的整体布局，3D的视觉效果

2、行星转到太阳后面时，会被太阳挡住，转到太阳前面时，会挡住太阳

3、行星自动旋转，并且可以根据手势滑动，滑动完之后继续自动旋转

4、中间的太阳有照射的旋转动画


分析问题:


1、行星的整体布局，3D的视觉效果


如果我们draw()的之前通过Camera将Canvas绕x轴旋转60°是不是就可以搞定？这种方式实则是不可行的。因为draw()之前Canvas的变化会作用于子View，从效果图可以看出，子View并没有rotateX的变换，只有缩放变换。所以我们通过子View layout时变化其位置，即计算子View的left、top、right、bottom四个值


行星绕太阳旋转其轨迹实际上就是圆形，如下图：


我们看手机，其实是沿着z轴方向。想象一下，如果让坐标系沿着x轴旋转60°，不就能达到我们想要的效果了嘛。


旋转60°，我们再沿着x轴方向看，如下图：



图中蓝色是旋转前的轨迹，紫色是旋转之后的轨迹。假设P点是地球，P旋转前的y坐标是y0，则旋转之后地球的y坐标是：


y0 * 旋转角度的余切值，即：

y1 = y0* cos(60°)

现在的结论是，只需要把图1的所有行星的y 坐标 * cos60°，就能达到效果了。


而图1中，计算各个行星旋转之前的x 、y坐标比较简单。

x0 = Radius * cos60°
y0 = Radius * sin60°


2、行星转到太阳后面时，会被太阳挡住，转到太阳前面时，会挡住太阳


刚看到这个效果，觉得这个问题是个比较难的点，如果所有行星的父容器和太阳是平级关系，结果就是要么所有的行星都会挡住太阳，要么就是太阳都会挡住行星。不能达到行星转到太阳后面时，会被太阳挡住，转到太阳前面时，会挡住太阳 * 的这种效果。


但是如果所有的行星和太阳是平级关系，即他们是同一个父容器下的子View，那么我们就可以达到这个效果，方法有三种：


1、重写父容器dispatchDraw()方法，改变子View的绘制顺序（图3中先draw土星，再draw太阳，再draw地球）；


2、在子View draw之前依次调用bringToFront()方法（图3中先调用土星的bringToFront()方法，再调用太阳的bringToFront()方法，最后调用地球的bringToFront()方法）；


3、通过改变所有子View的z值（高度）以改变View的绘制顺序。


这三种方法理论是都可以实现，但是方法1 成本太高、风险也高，重新dispatchDraw()可能会发生未知问题，至于方法2，细心的朋友可能发现，每次调用bringToFront()方法，都会出发requestLayout()，降低了测量布局绘制效率，更重要的原因是在layout（问题1的解决需要重新layout方法）之后再调用requestLayout()方法，会导致循环layout-draw-layout-draw-layout-draw....


综上，我们选择方法3，简单，风险小。


3、行星自动旋转，并且可以根据手势滑动，滑动完之后继续自动旋转


  • 自动滑动：在父容器中设置一个成员变量：角度偏移量sweepAngle，计算子View的位置时将偏移量也考虑进去。然后定时不断增加或者减小sweepAngle(增加或减小 将决定子View是顺时针or逆时针旋转)


  • 手势：用的比较多，从后面的代码中体现。


4、中间的太阳有照射的旋转动画


效果图中的太阳由两张图片组成，一张是前景，一张是背景带亮光，让背景图绕着z轴无限旋转即可。


开始编码


核心就是行星的父容器

/** * 行星和太阳的父容器 */public class StarGroupView extends FrameLayout {
    // 从这个角度开始画View ，可以调整    private static final float START_ANGLE = 270f; // 270°    // 父容器的边界 单位dp    private static final int PADDING = 80;    // 绕x轴旋转的角度 70°对应的弧度    private static final double ROTATE_X = Math.PI * 7 / 18;    // 以上几个值都可以根据最终效果调整
    /**     * 角度偏差值     */    private float sweepAngle = 0f;
    /**     * 行星轨迹的半径     */    private float mRadius;
    /**     * 父容器的边界 ，单位px     */    private int mPadding;
    public StarGroupView(@NonNull Context context) {        this(context, null);    }
    public StarGroupView(@NonNull Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {        this(context, attrs, 0);    }
    public StarGroupView(@NonNull Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {        super(context, attrs, defStyleAttr);        // 边距转换为px        mPadding = (int) (context.getResources().getDisplayMetrics().density * PADDING);    }
    @Override    protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {//        super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);        mRadius = (getMeasuredWidth() / 2f - mPadding);        layoutChildren();    }
    private void layoutChildren() {        int childCount = getChildCount();        if (childCount == 0) return;        // 行星之间的角度        float averageAngle = 360f / childCount;        for (int index = 0; index < childCount; index++) {            View child = getChildAt(index);            int childWidth = child.getMeasuredWidth();            int childHeight = child.getMeasuredHeight();
            // 第index 个子View的角度            double angle = (START_ANGLE - averageAngle * index + sweepAngle) * Math.PI / 180;            double sin = Math.sin(angle);            double cos = Math.cos(angle);
            double coordinateX = getMeasuredWidth() / 2f - mRadius * cos;            // * Math.cos(ROTATE_X) 代表将y坐标转换为旋转之后的y坐标            double coordinateY = mRadius / 2f - mRadius * sin * Math.cos(ROTATE_X);
            child.layout((int) (coordinateX - childWidth / 2),                    (int) (coordinateY - childHeight / 2),                    (int) (coordinateX + childWidth / 2),                    (int) (coordinateY + childHeight / 2));
            // 假设view的最小缩放是原来的0.3倍，则缩放比例和角度的关系是            float scale = (float) ((1 - 0.3f) / 2 * (1 - Math.sin(angle)) + 0.3f);            child.setScaleX(scale);            child.setScaleY(scale);        }    }}


然后再xml中配置View

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent"    tools:context=".LandActivity">
    <com.glong.demo.view.StarGroupView        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="match_parent">
        <TextView            android:id="@+id/tv1"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="@color/colorAccent"            android:gravity="center"            android:text="1" />
        <TextView            android:id="@+id/tv2"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="@android:color/darker_gray"            android:gravity="center"            android:text="2" />
        <TextView            android:id="@+id/tv3"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="@android:color/holo_green_dark"            android:gravity="center"            android:text="3" />
        <TextView            android:id="@+id/tv4"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="@android:color/holo_blue_dark"            android:gravity="center"            android:text="4" />
        <TextView            android:id="@+id/tv5"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="@android:color/holo_green_light"            android:gravity="center"            android:text="5" />
        <TextView            android:id="@+id/tv6"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="@android:color/holo_orange_light"            android:gravity="center"            android:text="6" />
        <TextView            android:id="@+id/tv7"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="#ff3311"            android:gravity="center"            android:text="7" />
        <TextView            android:id="@+id/tv8"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="#11aa44"            android:gravity="center"            android:text="8" />
        <TextView            android:id="@+id/tv9"            android:layout_width="100dp"            android:layout_height="100dp"            android:background="#ff99cc"            android:gravity="center"            android:text="9" />
    </com.glong.demo.view.StarGroupView>
</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>


运行，效果如下：



上述代码正如前面分析的，计算所有子View的left 、top 、right 、bottom，注释写的也详细。说明两点：


1、其中，64行

double angle = (START_ANGLE - averageAngle * index + sweepAngle) * Math.PI / 180;


公式中- averageAngle * index代表逆时针添加，如果是+ averageAngle * index则是顺时针添加。


2、78到80行，计算子View的scale，这里说明下角度和scale的计算公司

float scale = (float) ((1 - 0.3f) / 2 * (1 - Math.sin(angle)) + 0.3f);


假如View的最小scale是0.3f，最大scale是1。按照效果View在270°时scale最大，在90°时scale最小，并且从270°到90°scale越来越小。正玄曲线如下：



正玄曲线中，270°最小，90°时最大，我们把正玄值取反然后再加1，那么[90°,270°]对应的值就是[0,1]


即，设z = -sin(angle) + 1 当angle在90°到270°变化时 ，z将在0到1之间变化


z在0~1之间变化时，scale 要在0.3~1之间变化，如下图：



显然，

scale = (1 - 0.3) * z + 0.3 = (1-0.3)*(-sin(angle) + 1)+0.3

接下来，再把中间的太阳加进去


太阳也是StarGroupView的子View，但是和其他子View 不同的是，太阳在最中间，不参与类似行星的位置计算


简单期间我们使用tag=“center"来标识子View是中间的太阳。


修改xml文件：

    <com.glong.demo.view.StarGroupView        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="match_parent">
        <!-- 增加太阳View -->        <ImageView            android:layout_width="130dp"            android:layout_height="130dp"            android:src="@drawable/ic_launcher_background"            android:tag="center" />
        <!--省略行星-->    </com.glong.demo.view.StarGroupView>


修改StarGroupView.java

public class StarGroupView extends FrameLayout {  // ... 省略部分代码
      private void layoutChildren() {        int childCount = getChildCount();        if (childCount == 0) return;        // 行星之间的角度        View centerView = centerView();        float averageAngle;        if (centerView == null) {            averageAngle = 360f / childCount;        } else {            // centerView 不参与计算角度            averageAngle = 360f / (childCount - 1);        }
        int number = 0;        for (int index = 0; index < childCount; index++) {            View child = getChildAt(index);            int childWidth = child.getMeasuredWidth();            int childHeight = child.getMeasuredHeight();
            // 如果是centerView 直接居中布局            if ("center".equals(child.getTag())) {                child.layout(getMeasuredWidth() / 2 - childWidth / 2, getMeasuredHeight() / 2 - childHeight / 2,                        getMeasuredWidth() / 2 + childWidth / 2, getMeasuredHeight() / 2 + childHeight / 2);            } else {                // 第index 个子View的角度                double angle = (START_ANGLE - averageAngle * number + sweepAngle) * Math.PI / 180;                double sin = Math.sin(angle);                double cos = Math.cos(angle);
                double coordinateX = getMeasuredWidth() / 2f - mRadius * cos;                // * Math.cos(ROTATE_X) 代表将y坐标转换为旋转之后的y坐标                double coordinateY = mRadius / 2f - mRadius * sin * Math.cos(ROTATE_X);
                child.layout((int) (coordinateX - childWidth / 2),                        (int) (coordinateY - childHeight / 2),                        (int) (coordinateX + childWidth / 2),                        (int) (coordinateY + childHeight / 2));
                // 假设view的最小缩放是原来的0.3倍，则缩放比例和角度的关系是                float scale = (float) ((1 - 0.3f) / 2 * (1 - Math.sin(angle)) + 0.3f);                child.setScaleX(scale);                child.setScaleY(scale);                number++;            }        }    }
    /**     * 获取centerView     *     * @return 太阳     */    private View centerView() {        View result = null;        for (int i = 0; i < getChildCount(); i++) {            View child = getChildAt(i);            if ("center".equals(child.getTag())) {                return child;            }        }        return null;    }}


代码注释写的很全面，不做过多解释了，这个时候我们把PADDING改大一点，改成160，运行如下：



问题很明显，3应该在4的上面， 2 应该在3的上面，中间的View应该在5，6的上面。


这是因为系统默认按照View的添加顺序画View的，即我们xml文件里面的顺序。xml里面我们centerView在第一个，所以就先画centerView，导致centerView被其他View覆盖。按照上面的分析，动态改变View的z值以改变View的draw顺序。


修改StarGroupView.java代码

public class StarGroupView extends FrameLayout {
    private void layoutChildren() {        // ...省略之前代码        changeZ();    }
    /**     * 改变子View的z值以改变子View的绘制优先级，z越大优先级越低（最后绘制）     */    private void changeZ() {        View centerView = centerView();        float centerViewScaleY = 1f;        if (centerView != null) {            centerViewScaleY = centerView.getScaleY();            centerView.setScaleY(0.5f);        }        List<View> children = new ArrayList<>();        for (int i = 0; i < getChildCount(); i++) {            children.add(getChildAt(i));        }        // 按照scaleY排序        Collections.sort(children, new Comparator<View>() {            @Override            public int compare(View o1, View o2) {                return (int) ((o1.getScaleY() - o2.getScaleY())*1000000);            }        });        float z = 0.1f;        for (int i = 0; i < children.size(); i++) {            children.get(i).setZ(z);            z += 0.1f;        }        if (centerView != null) {            centerView.setScaleY(centerViewScaleY);        }    }}


我们先给所有子View根据他的scaleY排序，由于centerView的scaleY 在layoutChildren()时并没有改变，我们把centerView的scaleY设置为0.5f，最后再还原回去。现在运行，效果如下：



到这里基本已经达到了我们想要的效果啦，接下来让其自动旋转和响应手势，肯定就难不倒我们啦。


加入自动旋转


子StarGroupView中循环postDelayed(runnable,16)即可，这里为什么是16ms，大家都懂


修改StarGroupView.java

public class StarGroupView extends FrameLayout {    // ...省略已有代码
    //自动旋转角度,16ms（一帧）旋转的角度，值越大转的越快    private static final float AUTO_SWEEP_ANGLE = 0.1f;
    private Runnable autoScrollRunnable = new Runnable() {        @Override        public void run() {            sweepAngle += AUTO_SWEEP_ANGLE;            // 取个模 防止sweepAngle爆表            sweepAngle %= 360;            Log.d("guolong", "auto , sweepAngle == " +sweepAngle);            layoutChildren();            postDelayed(this, 16);        }    };
    public StarGroupView(@NonNull Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {        super(context, attrs, defStyleAttr);        // ...省略已有代码        postDelayed(autoScrollRunnable,100);    }}


这样就开始自动旋转了，调节AUTO_SWEEP_ANGLE的值 改变旋转速度


加入手势


老写法，先上代码


在StarGroupView.java中增加


public class StarGroupView extends FrameLayout {
    //px转化为angle的比例  ps:一定要给设置一个转换，不然旋转的太欢了    private static final float SCALE_PX_ANGLE = 0.2f;

    /**     * 手势处理     */    private float downX = 0f;    /**     * 手指按下时的角度     */    private float downAngle = sweepAngle;    /**     * 速度追踪器     */    private VelocityTracker velocity = VelocityTracker.obtain();    /**     * 滑动结束后的动画     */    private ValueAnimator velocityAnim = new ValueAnimator();
    public StarGroupView(@NonNull Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {        // ...        initAnim();    }
    private void initAnim() {        velocityAnim.setDuration(1000);        velocityAnim.setInterpolator(new DecelerateInterpolator());        velocityAnim.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {            @Override            public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {                float value = (float) animation.getAnimatedValue();                // 乘以SCALE_PX_ANGLE是因为如果不乘 转得太欢了                sweepAngle += (value * SCALE_PX_ANGLE);                layoutChildren();            }        });    }
    @Override    public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {        float x = event.getX();        velocity.addMovement(event);        switch (event.getAction()) {            case MotionEvent.ACTION_DOWN:                downX = x;                downAngle = sweepAngle;
                // 取消动画和自动旋转                velocityAnim.cancel();                removeCallbacks(autoScrollRunnable);                return true;            case MotionEvent.ACTION_MOVE:                float dx = downX - x ;                sweepAngle = (dx * SCALE_PX_ANGLE + downAngle);                layoutChildren();                break;            case MotionEvent.ACTION_UP:                velocity.computeCurrentVelocity(16);                // 速度为负值代表顺时针                scrollByVelocity(velocity.getXVelocity());                postDelayed(autoScrollRunnable, 16);        }        return super.onTouchEvent(event);    }
    private void scrollByVelocity(float velocity) {        float end;        if (velocity < 0)            end = -AUTO_SWEEP_ANGLE;        else            end = 0f;        velocityAnim.setFloatValues(-velocity, end);        velocityAnim.start();    }}


手势处理的代码比较简单，这里就不再赘述了，需要注意的是：


1、ACTION_DOWN需返回true，不然收不到后续的ACTION_MOVE事件；


2、ACTION_DOWN时需要暂停动画和自动旋转


3、这里根据手指离开屏幕时的速度做Animator动画，当然你也可以用scroller实现。


4、第59行，我们给dx * SCALE_PX_ANGLE代表一个像素可以转换成SCALE_PX_ANGLE角度


最后，加上中间太阳旋转的动画


在res/anim/sun_anim.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><set xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    android:shareInterpolator="true"    android:interpolator="@android:interpolator/linear">    <rotate        android:duration="8000"        android:fromDegrees="0"        android:pivotX="50%"        android:pivotY="50%"        android:repeatCount="-1"        android:toDegrees="360" /></set>


在Activity中：

public class LandActivity extends AppCompatActivity {
    @Override    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        // ....省略部分代码
        View sunView = findViewById(R.id.sun_view);        sunView.startAnimation((AnimationUtils.loadAnimation(this, R.anim.sun_anim)));    }}


最后的最后，我们可以给外部提供start和pause方法用来暂停和开始动画

public class StarGroupView extends FrameLayout {
    // 省略...    public void pause() {        velocityAnim.cancel();        removeCallbacks(autoScrollRunnable);    }
    public void start() {        postDelayed(autoScrollRunnable, 16);    }}


最终不到算上注释260代码搞定！


最终效果：



源码地址：

https://github.com/glongdev/Demos


到这里就结束啦。

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