Android：会呼吸的悬浮气泡

写在前面

最早看到这个效果是 MIUI6 系统升级界面，有很多五颜六色的气泡悬浮着，觉得很好看。

可惜现在找不到动态图了。而且虽然 MIUI8 更新界面也有类似的气泡，但是不过是静态的，不咋好看。

再次见到这个效果是在 Pure 天气这款软件中，可惜开发者不开源。不过万能的 Github 上有类似的实现，于是果断把自定义 View 部分抽出来学习学习。

怀着敬意放上原项目地址，很好看的一款天气 APP：

还是那句话，学习自定义 View 没有什么捷径，就是看源码、模仿、动手。

具体实现

先思考

在看源码之前，我自己想了一下该怎样去实现，思路如下：

自定义一个圆形 View ，支持大小、颜色、位置等属性

浮动利用最简单的平移动画来实现

平移的范围通过自定义圆心的移动范围来确定

最后给动画一个循环就行了

虽然看起来比较简单，但是实现起来还是遇到不少坑。首先画圆一点问题都没有，问题出在动画上。动画看起来很迟钝，根本就不是呼吸效果，像哮喘一样。

所以不能用动画，就想到了不断重绘。于是仍然给圆心设置一个小圆，让圆心在小圆上移动，在这个过程中不断重绘，结果直接 Crash 了，看了看 Log ,发现是线程阻塞了，但是这里并没有开启子线程啊，一看，我去，主线程。

那这条路行不通，又想到用贝塞尔去做，结果突然想起来之前绘制阻塞了主线程，那开子线程绘制不就完了，Android View 里面能开子线程绘制的不就是 SurfaceView 。于是看了看作者源码，果然是自定义SurfaceView 。

关于 SurfaceView 我只在以前学习的视频案例、撕MM衣服案例、还有手写板案例中遇到过，学的不是很深，加上本文它不是重点，所以就不详细说了，如果不了解这个或者想深入了解一下的话，可以点击文末的相关链接，这里只简单提一下比较重要的一点，也就是 SurfaceView跟 View 的主要区别：

SurfaceView 在一个新起的单独线程中重新绘制画面，而 View必须在 UI 线程中更新画面。

这就决定了 SurfaceView 的一些特定使用场景：

需要界面迅速更新；

对帧率要求较高的情况；

渲染 UI 需要较长的时间。

所以综合来看，SurfaceView 无疑是实现这类效果的最佳选择。

再分析

废话不多说，来分析一下思路。

1、首先光从界面上能看到就是圆，且是能浮动的圆，所以不管能不能动，先得把圆画出来。要是我的话，我直接就拿着 Paint 在 Canvas 上开画了。在源码中开发者单独抽取了绘制圆的类，但这个类的作用不仅仅是绘制圆，后面我们再说。

2、其次就是自定义 SurfaceView ，我们需要把画出来的圆放到SurfaceView 中。而自定义 SurfaceView 需要实现SurfaceHolder.Callback 接口，就是一些回调方法。同时需要开子线程去不断刷新界面，因为这些圆是需要动起来的.

3、另外重要的一点就是，SurfaceView 在渲染过程中需要消耗大量资源，比如内存啊、CPU 啊之类的，所以最好提供一个生命周期相关的方法，让它和 Activity 的生命周期保持一致，尽量保证及时回收资源，减少消耗。

4、最后需要提一点的是，SurfaceView 本身并不需要绘制内容，或者说在这里它的主要作用就是刷新界面就行了。就好像在放视频的时候，只需要刷新视频页面就行，它并不参与视频具体内容的绘制。

所以这样来说的话，我们最好定义一个绘制过程的中间者，主要作用就是把绘制出来的圆放在 SurfaceView 上，同时也能做一些其他的工作，比如绘制背景、设置尺寸等。这样做的好处就是能让 SurfaceView专心的做一件事：不断刷新，这就够了。

OK，总结一下我们到底需要哪些东西：

专门绘制圆的类

刷新过程中的子线程

实现 SurfaceHolder.Callback 接口方法

提供生命周期相关方法

一个绘制过程的中间对象

多提一句，最后的绘制中间者也可以不定义，全部封装到自定义SurfaceView 中，但是从我实践来看，我最后不得不单独抽取出来，因为 SurfaceView 类看起来太乱了，这也是源码中的实现方式。

后动手

Talk is cheap，Show me the code .

1、画圆

既然要画圆，我们肯定要设置一些圆的基本属性：

圆心坐标

圆的半径

圆的颜色

由于需要圆动起来，也就是说它会偏移，所以要确定一个范围。范围确定了，就需要指定它该怎么变化，因为我们要求它缓慢而顺畅的呼吸，不能瞬间大喘气，也就是它不能瞬间移动偏移量那么多，所以最好指定它每一步变化多少，那就需要下面这两样东西：

圆心偏移范围

每一帧的变化量

额外的，因为移动是每次都需要变的，下一次变化时不能重新开始，所以我们要记录当前已经偏移的距离，然后根据一个标志位不断呼气…吐气…呼气…吐气，所以需要：

当前帧变化量

标志位

好了，看构造函数吧：

/**

* @author Mixiaoxiao

* @revision xiarui 16/09/27

* @description 圆形浮动气泡

*/

class CircleBubble {

private final float cx, cy; //圆心坐标

private final float dx, dy; //圆心偏移距离

private final float radius; //半径

private final int color; //画笔颜色

private final float variationOfFrame; //设置每帧变化量

private boolean isGrowing = true; //根据此标志位判断左右移动

private float curVariationOfFrame = 0f; //当前帧变化量

CircleBubble(float cx, float cy, float dx, float dy, float radius, float variationOfFrame, int color) {

this.cx = cx;

this.cy = cy;

this.dx = dx;

this.dy = dy;

this.radius = radius;

this.variationOfFrame = variationOfFrame;

this.color = color;

}

//...画圆方法先省略

}

好了，构造好了圆就要开始绘制圆了。之前说到，这个类的作用不仅仅是绘制圆，还要不断更新圆的位置，也就是不断重绘圆。更直接地说，我们需要绘制出不断偏移的每一帧的圆。

步骤如下：

确定当前帧偏移位置

根据当前帧偏移位置计算圆心坐标

设置圆的颜色透明度等属性

真正的开始绘制圆

代码如下，结合上面的步骤和代码中的注释应该很容易看懂：

/**

* 更新位置并重新绘制

*

* @param canvas 画布

* @param paint 画笔

* @param alpha 透明值

*/

void updateAndDraw(Canvas canvas, Paint paint, float alpha) {

/**

* 每次绘制时都根据标志位(isGrowing)和每帧变化量(variationOfFrame)进行更新

* 说白了其实就是每帧都会变化一段距离 连在一起就产生动画效果

*/

if (isGrowing) {

curVariationOfFrame += variationOfFrame;

if (curVariationOfFrame > 1f) {

curVariationOfFrame = 1f;

isGrowing = false;

}

} else {

curVariationOfFrame -= variationOfFrame;

if (curVariationOfFrame < 0f) {

curVariationOfFrame = 0f;

isGrowing = true;

}

}

//根据当前帧变化量计算圆心偏移后的位置

float curCX = cx + dx * curVariationOfFrame;

float curCY = cy + dy * curVariationOfFrame;

//设置画笔颜色

int curColor = convertAlphaColor(alpha * (Color.alpha(color) / 255f), color);

paint.setColor(curColor);

//这里才真正的开始画圆形气泡

canvas.drawCircle(curCX, curCY, radius, paint);

}

其中的 convertAlphaColor() 方法是个工具方法，作用就是转化一下颜色，不必深究：

/**

* 转成透明颜色

*

* @param percent 百分比

* @param originalColor 初始颜色

* @return 带有透明效果的颜色

*/

private static int convertAlphaColor(float percent, final int originalColor) {

int newAlpha = (int) (percent * 255) & 0xFF;

return (newAlpha << 24) | (originalColor & 0xFFFFFF);

}

到此，画每一帧圆的工作我们就完成了。

2、绘制中间者对象

现在来说这个特殊的中间者对象，前文说了，单独抽取这个类不是必须的。但最好抽取一下，让 SurfaceView 专心做自己的事情。在这个中间者对象中我们做两件事情：

绘制背景

绘制悬浮气泡

先来看绘制背景。为什么需要绘制背景呢，因为 SurfaceView 本身其实是个黑色，从我们日常看视频的软件中也能发现，视频播放时周围都是黑色的。有人问为什么不能直接在布局中设置呢？当然可以直接设置啊，不过要记得添加一句 setZOrderOnTop(true) ，不然会把之后绘制的悬浮气泡遮挡住。

在这里就来绘制一下吧，因为源码中给出了一个渐变色的绘制，我觉得挺好玩，学一学。直接看代码吧，都是模板代码，没啥好解释的，简单的 get/set 再画一下就好了：

/**

* @author Mixiaoxiao

* @revision xiarui 16/09/27

* @description 绘制圆形浮动气泡及设定渐变背景的绘制对象

*/

public class BubbleDrawer {

/*===== 图形相关 =====*/

private GradientDrawable mGradientBg; //渐变背景

private int[] mGradientColors; //渐变颜色数组

/**

* 设置渐变背景色

*

* @param gradientColors 渐变色数组 必须 >= 2 不然没法渐变

*/

public void setBackgroundGradient(int[] gradientColors) {

this.mGradientColors = gradientColors;

}

/**

* 获取渐变色数组

*

* @return 渐变色数组

*/

private int[] getBackgroundGradient() {

return mGradientColors;

}

/**

* 绘制渐变背景色

*

* @param canvas 画布

* @param alpha 透明值

*/

private void drawGradientBackground(Canvas canvas, float alpha) {

if (mGradientBg == null) {

//设置渐变模式和颜色

mGradientBg = new GradientDrawable(GradientDrawable.Orientation.TOP_BOTTOM, getBackgroundGradient());

//规定背景宽高 一般都为整屏

mGradientBg.setBounds(0, 0, mWidth, mHeight);

}

//然后开始画

mGradientBg.setAlpha(Math.round(alpha * 255f));

mGradientBg.draw(canvas);

}

//...暂时省略圆的绘制方法

}

上面代码就一点需要注意，渐变最少需要两种颜色，不然没法渐变，这个很好理解吧，不再多解释了。现在我们来画气泡，步骤如下：

设置一下圆的范围，一般都为全屏

根据圆的构造方法添加多个圆

绘制添加的这些圆

直接来看代码，其实也很简单：

/*===== 图形相关 =====*/

private Paint mPaint; //抗锯齿画笔

private int mWidth, mHeight; //上下文对象

private ArrayList mBubbles; //存放气泡的集合

/**

* 构造函数

*

* @param context 上下文对象 可能会用到

*/

public BubbleDrawer(Context context) {

mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);

mBubbles = new ArrayList<>();

}

/**

* 设置显示悬浮气泡的范围

* @param width 宽度

* @param height 高度

*/

void setViewSize(int width, int height) {

if (this.mWidth != width && this.mHeight != height) {

this.mWidth = width;

this.mHeight = height;

if (this.mGradientBg != null) {

mGradientBg.setBounds(0, 0, width, height);

}

}

//设置一些默认的气泡

initDefaultBubble(width);

}

/**

* 初始化默认的气泡

*

* @param width 宽度

*/

private void initDefaultBubble(int width) {

if (mBubbles.size() == 0) {

mBubbles.add(new CircleBubble(0.20f * width, -0.30f * width, 0.06f * width, 0.022f * width, 0.56f * width,

0.0150f, 0x56ffc7c7));

mBubbles.add(new CircleBubble(0.58f * width, -0.15f * width, -0.15f * width, 0.032f * width, 0.6f * width,

0.00600f, 0x45fffc9e));

//...

}

}

/**

* 用画笔在画布上画气泡

*

* @param canvas 画布

* @param alpha 透明值

*/

private void drawCircleBubble(Canvas canvas, float alpha) {

//循环遍历所有设置的圆形气泡

for (CircleBubble bubble : this.mBubbles) {

bubble.updateAndDraw(canvas, mPaint, alpha);

}

}

从代码中看出，已经将所有添加的圆放到集合里，然后遍历集合去画，这就不用添加一个画一个了，只需统一添加再统一绘制即可。

既然背景绘制好了，气泡也绘制好了，那就到了最后一步，需要提供方法让 SurfaceView 去添加背景和气泡：

/**

* 画背景 画所有的气泡

*

* @param canvas 画布

* @param alpha 透明值

*/

void drawBgAndBubble(Canvas canvas, float alpha) {

drawGradientBackground(canvas, alpha);

drawCircleBubble(canvas, alpha);

}

到此，这个绘制中间者对象就完成了。

3、自定义 SurfaceView

终于到了重要的 SurfaceView 部分了，这部分不太好描述，因为最好的解释方式就是看代码。

首先自定义 FloatBubbleView 继承于 SurfaceView ，看一下简单的变量定义、构造方法：

/**

* @author Mixiaoxiao

* @revision xiarui 16/09/27

* @description 用圆形浮动气泡填充的View

* @remark 因为气泡需要不断绘制 所以防止阻塞UI线程 需要继承 SurfaceView 开启线程更新 并实现回调类

*/

public class FloatBubbleView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {

private DrawThread mDrawThread; //绘制线程

private BubbleDrawer mPreDrawer; //上一次绘制对象

private BubbleDrawer mCurDrawer; //当前绘制对象

private float curDrawerAlpha = 0f; //当前透明度 (范围为0f~1f，因为 CircleBubble 中 convertAlphaColor 方法已经处理过了)

private int mWidth, mHeight; //当前屏幕宽高

public FloatBubbleView(Context context) {

super(context);

initThreadAndHolder(context);

}

//...省略其他构造方法

/**

* 初始化绘制线程和 SurfaceHolder

*

* @param context 上下文对象 可能会用到

*/

private void initThreadAndHolder(Context context) {

mDrawThread = new DrawThread();

SurfaceHolder surfaceHolder = getHolder();

surfaceHolder.addCallback(this); //添加回调

surfaceHolder.setFormat(PixelFormat.RGBA_8888); //渐变效果 就是显示SurfaceView的时候从暗到明

mDrawThread.start(); //开启绘制线程

}

/**

* 当view的大小发生变化时触发

*

* @param w 当前宽度

* @param h 当前高度

* @param oldw 变化前宽度

* @param oldh 变化前高度

*/

@Override

protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {

super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);

mWidth = w;

mHeight = h;

}

//...省略其他方法

}

这里其他的内容都比较好理解，重点提两个变量：

private BubbleDrawer mPreDrawer; //上一次绘制对象

private BubbleDrawer mCurDrawer; //当前绘制对象

这是什么意思呢，开始我也不太理解，那换个思路，大家还记得ListView 中的 ViewHolder 么，这个 ViewHolder 其实就是用来复用的。那 SurfaceView 中也有个 SurfaceHolder ，作用可以看做是相同的，就是用来不断复用不断刷新界面的。

那这里的这两个变量是干什么的呢？就是相当于 当前刷新的中间者对象 和 上一次刷新的中间者对象 。

那获得这两个对象有什么用呢？注意看，还有个 curDrawerAlpha 变量，顾名思义，当前的透明度。

三者结合在一起，再加上一个这样的小循环：

if (curDrawerAlpha < 1f) {

curDrawerAlpha += 0.5f;

if (curDrawerAlpha > 1f) {

curDrawerAlpha = 1f;

mPreDrawer = null;

}

}

那这又有什么作用呢，别急，先看下面两张对比图，分别设置curDrawerAlpha += 0.2f 和 curDrawerAlpha += 0.8f：

模拟器太卡，将就着看

再看 0.8f ，从暗到明显然快了点：

现在知道作用了么，就是实现界面从暗到明的效果。那为什么需要这样的效果呢，我尝试过去掉这个，发现绘制的时候会偶尔出现闪黑屏的现象，黑色刚好是 SurfaceView 的本身颜色，加上这个效果就不会出现了。

好，接下来看重中之重的绘制线程方法，为了方便我单独抽取了线程类，并将 run 方法按照不同的功能分成好几个方法，注释写的很清晰：

/**

* 绘制线程 必须开启子线程绘制 防止出现阻塞主线程的情况

*/

private class DrawThread extends Thread {

SurfaceHolder mSurface;

boolean mRunning, mActive, mQuit; //三种状态

Canvas mCanvas;

@Override

public void run() {

//一直循环 不断绘制

while (true) {

synchronized (this) {

//根据返回值 判断是否直接返回 不进行绘制

if (!processDrawThreadState()) {

return;

}

//动画开始时间

final long startTime = AnimationUtils.currentAnimationTimeMillis();

//处理画布并进行绘制

processDrawCanvas(mCanvas);

//绘制时间

final long drawTime = AnimationUtils.currentAnimationTimeMillis() - startTime;

//处理一下线程需要的睡眠时间

processDrawThreadSleep(drawTime);

}

}

}

/**

* 处理绘制线程的状态问题

*

* @return true：不结束继续绘制 false：结束且不绘制

*/

private boolean processDrawThreadState() {

//处理没有运行 或者 Holder 为 null 的情况

while (mSurface == null || !mRunning) {

if (mActive) {

mActive = false;

notify(); //唤醒

}

if (mQuit)

return false;

try {

wait(); //等待

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

//其他情况肯定是活动状态

if (!mActive) {

mActive = true;

notify(); //唤醒

}

return true;

}

/**

* 处理画布与绘制过程 要注意一定要保证是同步锁中才能执行 否则会出现

*

* @param mCanvas 画布

*/

private void processDrawCanvas(Canvas mCanvas) {

try {

mCanvas = mSurface.lockCanvas(); //加锁画布

if (mCanvas != null) { //防空保护

//清屏操作

mCanvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, Mode.CLEAR);

drawSurface(mCanvas); //真正开始画 SurfaceView 的地方

}

}catch (Exception ignored){

}finally {

if(mCanvas != null){

mSurface.unlockCanvasAndPost(mCanvas); //释放canvas锁，并显示视图

}

}

}

/**

* 真正的绘制 SurfaceView

*

* @param canvas 画布

*/

private void drawSurface(Canvas canvas) {

//防空保护

if (mWidth == 0 || mHeight == 0) {

return;

}

//如果前一次绘制对象不为空 且 当前绘制者有透明效果的话 绘制前一次的对象即可

if (mPreDrawer != null && curDrawerAlpha < 1f) {

mPreDrawer.setViewSize(mWidth, mHeight);

mPreDrawer.drawBgAndBubble(canvas, 1f - curDrawerAlpha);

}

//直到当前绘制完全不透明时将上一次绘制的置空

if (curDrawerAlpha < 1f) {

curDrawerAlpha += 0.5f;

if (curDrawerAlpha > 1f) {

curDrawerAlpha = 1f;

mPreDrawer = null;

}

}

//如果当前有绘制对象 直接绘制即可 先设置绘制宽高再绘制气泡

if (mCurDrawer != null) {

mCurDrawer.setViewSize(mWidth, mHeight);

mCurDrawer.drawBgAndBubble(canvas, curDrawerAlpha);

}

}

/**

* 处理线程需要的睡眠时间

* View通过刷新来重绘视图，在一些需要频繁刷新或执行大量逻辑操作时，超过16ms就会导致明显卡顿

*

* @param drawTime 绘制时间

*/

private void processDrawThreadSleep(long drawTime) {

//需要睡眠时间

final long needSleepTime = 16 - drawTime;

if (needSleepTime > 0) {

try {

Thread.sleep(needSleepTime);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

知道看这种代码很枯燥，但不能急。首先这里有三种状态：正在绘制、活动、退出。其中活动是一种中间状态，指既没有活动又没有被销毁。在回调类中需要根据这种状态进行绘制线程的控制。

那就来看回调方法：

/*========== Surface 回调方法 需要加同步锁 防止阻塞 START==========*/

@Override

public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

synchronized (mDrawThread) {

mDrawThread.mSurface = holder;

mDrawThread.notify(); //唤醒

}

}

@Override

public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

}

@Override

public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

synchronized (mDrawThread) {

mDrawThread.mSurface = holder;

mDrawThread.notify(); //唤醒

while (mDrawThread.mActive) {

try {

mDrawThread.wait(); //等待

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

holder.removeCallback(this);

}

/*========== Surface 回调方法 需要加同步锁 防止阻塞 END==========*/

可以看到，在销毁的时候绘制线程是在等待状态。

然后就是一些生命周期相关方法了，也很简单，就是设置相关状态：

/*========== 处理与 Activity 生命周期相关方法 需要加同步锁 防止阻塞 START==========*/

public void onDrawResume() {

synchronized (mDrawThread) {

mDrawThread.mRunning = true; //运行状态

mDrawThread.notify(); //唤醒线程

}

}

public void onDrawPause() {

synchronized (mDrawThread) {

mDrawThread.mRunning = false; //不运行状态

mDrawThread.notify(); //唤醒线程

}

}

public void onDrawDestroy() {

synchronized (mDrawThread) {

mDrawThread.mQuit = true; //退出状态

mDrawThread.notify(); //唤醒线程

}

}

/*========== 处理与 Activity 生命周期相关方法 需要加同步锁 防止阻塞 END==========*/

最后就是提供方法，给这个自定义的 SurfaceView 设置中间绘制者对象了：

/**

* 设置绘制者

*

* @param bubbleDrawer 气泡绘制

*/

public void setDrawer(BubbleDrawer bubbleDrawer) {

//防空保护

if (bubbleDrawer == null) {

return;

}

curDrawerAlpha = 0f; //完全透明

//如果当前有正在绘制的对象 直接设置为前一次绘制对象

if (this.mCurDrawer != null) {

this.mPreDrawer = mCurDrawer;

}

//当前绘制对象 为设置的对象

this.mCurDrawer = bubbleDrawer;

}

到此，自定义 FloatBubbleView 就完成了，代码很长，建议直接看文末的源码。

看结果

好了， 现在只要在 Activity 中这样：

/**

* 初始化Data

*/

private void initData() {

//设置气泡绘制者

BubbleDrawer bubbleDrawer = new BubbleDrawer(this);

//设置渐变背景 如果不需要渐变 设置相同颜色即可

bubbleDrawer.setBackgroundGradient(new int[]{0xffffffff, 0xffffffff});

//给SurfaceView设置一个绘制者

mDWView.setDrawer(bubbleDrawer);

}

这样就大功告成了！效果图再贴一下吧，颜色大小位置都可以定义：

后话

虽然效果实现了，但是我并没有将设置气泡的方法暴露出来，只写死在 BubbleDrawer 中：

if (mBubbles.size() == 0) {

mBubbles.add(new CircleBubble(0.20f * width, -0.30f * width, 0.06f * width, 0.022f * width, 0.56f * width,0.0150f, 0x56ffc7c7));

//...

}

开始我确实抽取了方法，提供给 Activity ，结果发现 Activity 中的代码太难看。另一方面因为 SurfaceView 消耗资源太多，我们应该不会在主要界面大量使用它，所以我觉得写死就够了，必要的时候动一动写死的数据就行了。

还有一点就是，虽然效果很好看，但是确实消耗资源很大，有时候会很卡，不知道还有没有可以优化的地方，建议只在简单的页面，比如关于软件的页面用这样的效果，其他的主页面还是算了吧。

参考资料

项目源码