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Android实现动态背景“五彩蛛网”特效，让你大开眼界!
原文发自：https://www.jianshu.com/p/e3634458ddbe
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前言
没有前言，来看看网页版动态背景「五彩蛛网」是怎么实现的！
先上效果图：
初步分析
在效果图中，可以看到许多「小点」在屏幕中匀速运动并与「邻近的点」相连，每条连线的颜色随机，「小点」触碰到屏幕边缘则回弹；还有一个效果就是，手指在屏幕中移动、拖拽，与手指触摸点连线的点向触摸点靠拢。何为「邻近的点」，与某点的距离小于特定的阈值的点称为「邻近的点」。
提到运动，「运动」在物理学中指物体在空间中的相对位置随着时间而变化。
那么大家还记得「位移」与「速度」公式吗？
位移 = 初位移 + 速度 * 时间 速度 = 初速度 + 加速度
时间、位移、速度、加速度构成了现代科学的运动体系。我们使用 view 来模拟物体的运动。
时间：在 view 的 onDraw 方法中调用 invalidate 方法，达到无限刷新来模拟时间流，每次刷新间隔，记为：1U
位移：物体在屏幕中的像素位置，每个像素距离为：1px
速度：默认设置一个值，单位（px / U）
加速度：默认设置一个值，单位（px / U^2）
模拟「蛛网点」物体类：
public class SpiderPoint extends Point { // x 方向加速度
public int aX; // y 方向加速度
public int aY; // 小球颜色
public int color;
// 小球半径
public int r; // x 轴方向速度
public float vX; // y 轴方向速度
public float vY;
// 点
public float x; public float y; public SpiderPoint(int x, int y) { super(x, y);
}
}蛛网点匀速直线运动
搭建测试 View，初始位置 (0,0) ，x 方向速度 10、y 方向速度 0 的蛛网点：
public class MoveView extends View { // 画笔
private Paint mPointPaint; // 蛛网点对象（类似小球）
private SpiderPoint mSpiderPoint; // 坐标系
private Point mCoordinate; // 蛛网点 默认小球半径
private int pointRadius = 20; // 默认颜色
private int pointColor = Color.RED; // 默认x方向速度
private float pointVX = 10; // 默认y方向速度
private float pointVY = 0; // 默认 小球加速度
private int pointAX = 0; private int pointAY = 0; // 是否开始运动
private boolean startMove = false; public MoveView(Context context) { this(context, null);
} public MoveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) { this(context, attrs, 0);
} public MoveView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr);
initData();
initPaint();
} private void initData() {
mCoordinate = new Point(500, 500);
mSpiderPoint = new SpiderPoint();
mSpiderPoint.color = pointColor;
mSpiderPoint.vX = pointVX;
mSpiderPoint.vY = pointVY;
mSpiderPoint.aX = pointAX;
mSpiderPoint.aY = pointAY;
mSpiderPoint.r = pointRadius;
} // 初始化画笔
private void initPaint() {
mPointPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
mPointPaint.setColor(pointColor);
} @Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas);
canvas.save();
canvas.translate(mCoordinate.x, mCoordinate.y);
drawSpiderPoint(canvas, mSpiderPoint);
canvas.restore(); // 刷新视图 再次调用onDraw方法模拟时间流
if (startMove) {
updateBall();
invalidate();
}
} /**
* 绘制蛛网点
*
* @param canvas
* @param spiderPoint
*/
private void drawSpiderPoint(Canvas canvas, SpiderPoint spiderPoint) {
mPointPaint.setColor(spiderPoint.color);
canvas.drawCircle(spiderPoint.x, spiderPoint.y, spiderPoint.r, mPointPaint);
} /**
* 更新小球
*/
private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换
} @Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) { switch (event.getAction()) { case MotionEvent.ACTION_DOWN: // 开启时间流
startMove = true;
invalidate(); break; case MotionEvent.ACTION_UP: // 暂停时间流
startMove = false;
invalidate(); break;
} return true;
}
}1、水平运行运动：
根据上文中的位移公式，位移 = 初位移 + 速度 * 时间 ，这里的时间为 1U，更新小球位置的相关代码如下：
/**
* 更新小球
*/
private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换
mSpiderPoint.x += mSpiderPoint.vX;
}2、回弹效果
回弹，速度取反，x 轴方向大于 400 则回弹：
3、无限回弹，回弹变色
相关代码如下：
/**
* 更新小球
*/
private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换
mSpiderPoint.x += mSpiderPoint.vX; if (mSpiderPoint.x > 400) { // 更改颜色
mSpiderPoint.color = randomRGB();
mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX;
} if (mSpiderPoint.x < -400) {
mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX; // 更改颜色
mSpiderPoint.color = randomRGB();
}
}randomRGB 方法的代码如下：
/**
* @return 获取到随机颜色值
*/
private int randomRGB() {
Random random = new Random(); return Color.rgb(random.nextInt(255), random.nextInt(255), random.nextInt(255));
}3、箱式弹跳
小球在 y 轴方向的平移与 x 轴方向的平移一致，这里不再讲解，看一下 x ，y 轴同时具有初速度，即速度斜向的情况。
改变 y 轴方向初速度：
// 默认y方向速度 private float pointVY = 6;
在 updateBall 方法中增加对 y 方向的修改：
/**
* 更新小球
*/
private void updateBall() { //TODO --运动数据都由此函数变换
mSpiderPoint.x += mSpiderPoint.vX;
mSpiderPoint.y += mSpiderPoint.vY; if (mSpiderPoint.x > 400) { // 更改颜色
mSpiderPoint.color = randomRGB();
mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX;
} if (mSpiderPoint.x < -400) {
mSpiderPoint.vX = -mSpiderPoint.vX; // 更改颜色
mSpiderPoint.color = randomRGB();
} if (mSpiderPoint.y > 400) { // 更改颜色
mSpiderPoint.color = randomRGB();
mSpiderPoint.vY = -mSpiderPoint.vY;
} if (mSpiderPoint.y < -400) {
mSpiderPoint.vY = -mSpiderPoint.vY; // 更改颜色
mSpiderPoint.color = randomRGB();
}
}效果如下图：
蛛网「小点」并没有涉及到变速运动，有关变速运动可以链接以下地址进行查阅：
Android原生绘图之让你了解View的运动
构思代码
通过观察网页「蛛网」动态效果，可以细分为以下几点：
绘制一定数量的小球（蛛网点）
小球斜向运动（具有 x，y 轴方向速度），越界回弹
遍历所有小球，若小球 A 与其他小球的距离小于一定值，则两小球连线，反之则不连线
若小球 A 先与小球 B 连线，为了提高性能，防止过度绘制，小球 B 不再与小球 A 连线
在手指触摸点绘制小球，同连线规则一致，连线其他小球，若手指移动，连线的所有小球向触摸点靠拢
接下来，具体看看代码该怎么写。
编写代码
起名字
取名是一门学问，好的名字能够让你记忆犹新，那就叫 SpiderWebView （蛛网控件）。
创建SpiderWebView
先是成员变量：
// 控件宽高 private int mWidth; private int mHeight; // 画笔 private Paint mPointPaint; private Paint mLinePaint; private Paint mTouchPaint; // 触摸点坐标 private float mTouchX = -1; private float mTouchY = -1; // 数据源 private ListmSpiderPointList; // 相关参数配置 private SpiderConfig mConfig; // 随机数 private Random mRandom; // 手势帮助类 用于处理滚动与拖拽 private GestureDetector mGestureDetector;
然后是构造函数：
// view 的默认构造函数 参数不做讲解
public SpiderWebView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr); // setLayerType(LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
mSpiderPointList = new ArrayList<>();
mConfig = new SpiderConfig();
mRandom = new Random();
mGestureDetector = new GestureDetector(context, mSimpleOnGestureListener); // 画笔初始化
initPaint();
}接着按着「构思代码」中的效果逐一实现。
绘制一定数量的小球
指定数量为 50，每个小球的位置、颜色随机，并且具有不同的加速度。相关代码如下：
@Override
protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) { super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
mWidth = w;
mHeight = h;
}先获取控件到控件的宽高。然后初始化小球集合：
/**
* 初始化小点
*/
private void initPoint() { for (int i = 0; i < mConfig.pointNum; i++) { int width = (int) (mRandom.nextFloat() * mWidth); int height = (int) (mRandom.nextFloat() * mHeight);
SpiderPoint point = new SpiderPoint(width, height); int aX = 0; int aY = 0; // 获取加速度
while (aX == 0) {
aX = (int) ((mRandom.nextFloat() - 0.5F) * mConfig.pointAcceleration);
} while (aY == 0) {
aY = (int) ((mRandom.nextFloat() - 0.5F) * mConfig.pointAcceleration);
}
point.aX = aX;
point.aY = aY; // 颜色随机
point.color = randomRGB();
mSpiderPointList.add(point);
}
}mConfig 表示配置参数，具体有以下成员变量：
public class SpiderConfig { // 小点半径 1
public int pointRadius = DEFAULT_POINT_RADIUS; // 小点之间连线的粗细(宽度) 2
public int lineWidth = DEFAULT_LINE_WIDTH; // 小点之间连线的透明度 150
public int lineAlpha = DEFAULT_LINE_ALPHA; // 小点数量 50
public int pointNum = DEFAULT_POINT_NUMBER; // 小点加速度 7
public int pointAcceleration = DEFAULT_POINT_ACCELERATION; // 小点之间最长直线距离 280
public int maxDistance = DEFAULT_MAX_DISTANCE; // 触摸点半径 1
public int touchPointRadius = DEFAULT_TOUCH_POINT_RADIUS; // 引力大小 50
public int gravitation_strength = DEFAULT_GRAVITATION_STRENGTH;
}获取到小球集合，最后绘制小球：
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制小球
mPointPaint.setColor(spiderPoint.color);
canvas.drawCircle(spiderPoint.x, spiderPoint.y, mConfig.pointRadius, mPointPaint);
}效果图如下：
小球斜向运动，越界回弹
根据位移与速度公式 位移 = 初位移 + 速度 * 时间 ，速度 = 初速度 + 加速度 ，由于初速度为 0 ，时间为 1U，得到 位移 = 初位移 + 加速度 ：
spiderPoint.x += spiderPoint.aX; spiderPoint.y += spiderPoint.aY;
判定越界，原理在上文中已经提到：
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); for (SpiderPoint spiderPoint : mSpiderPointList) {
spiderPoint.x += spiderPoint.aX;
spiderPoint.y += spiderPoint.aY; // 越界反弹
if (spiderPoint.x <= mConfig.pointRadius) {
spiderPoint.x = mConfig.pointRadius;
spiderPoint.aX = -spiderPoint.aX;
} else if (spiderPoint.x >= (mWidth - mConfig.pointRadius)) {
spiderPoint.x = (mWidth - mConfig.pointRadius);
spiderPoint.aX = -spiderPoint.aX;
} if (spiderPoint.y <= mConfig.pointRadius) {
spiderPoint.y = mConfig.pointRadius;
spiderPoint.aY = -spiderPoint.aY;
} else if (spiderPoint.y >= (mHeight - mConfig.pointRadius)) {
spiderPoint.y = (mHeight - mConfig.pointRadius);
spiderPoint.aY = -spiderPoint.aY;
}
}
}效果图如下：
两球连线
循环遍历所有小球，若小球 A 与其他小球的距离小于一定值，则两小球连线，反之则不连线。双层遍历会导致一个问题，如果小球数量过多，双层遍历效率极低，从而引起界面卡顿，目前并没有找到更好的算法来解决这个问题，为了防止卡顿，对小球的数量有所控制，不能超过 150 个。
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); for (SpiderPoint spiderPoint : mSpiderPointList) { // 绘制连线
for (int i = 0; i < mSpiderPointList.size(); i++) {
SpiderPoint point = mSpiderPointList.get(i); // 判定当前点与其他点之间的距离
if (spiderPoint != point) { int distance = disPos2d(point.x, point.y, spiderPoint.x, spiderPoint.y); if (distance < mConfig.maxDistance) { // 绘制小点间的连线
int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha);
mLinePaint.setColor(point.color);
mLinePaint.setAlpha(alpha);
canvas.drawLine(spiderPoint.x, spiderPoint.y, point.x, point.y, mLinePaint);
}
}
}
}
invalidate();
}disPos2d 方法用于计算两点之间的距离：
/**
* 两点间距离函数
*/
public static int disPos2d(float x1, float y1, float x2, float y2) { return (int) Math.sqrt((x1 - x2) * (x1 - x2) + (y1 - y2) * (y1 - y2));
}如果两小球的距离在 maxDistance 范围内，距离越近透明度越小：
int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha);
一起来看看两球连线的效果：
防止过度绘制
由于双层遍历，若小球 A 先与小球 B 连线，为了提高性能，防止过度绘制，小球 B 不再与小球 A 连线。最开始的想法是记录小球 A 与其他小球的连线状态，当其他小球与小球 A 连线时，根据状态判定是否连线，如果小球 A 先与许多小球连线，必然会在小球 A 对象内部维护一个集合，用于存储小球 A 已经与哪些小球连线，这样效率并不高，反而把简单的问题变复杂了。最后用了一个取巧的办法：记录第一次循环的索引值，第二次循环从当前的索引值开始，这样就避免了两小球之间的多次连线。相关代码如下：
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); int index = 0; for (SpiderPoint spiderPoint : mSpiderPointList) { // 绘制连线
for (int i = index; i < mSpiderPointList.size(); i++) {
SpiderPoint point = mSpiderPointList.get(i); // 判定当前点与其他点之间的距离
if (spiderPoint != point) { int distance = disPos2d(point.x, point.y, spiderPoint.x, spiderPoint.y); if (distance < mConfig.maxDistance) { // 绘制小点间的连线
int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha);
mLinePaint.setColor(point.color);
mLinePaint.setAlpha(alpha);
canvas.drawLine(spiderPoint.x, spiderPoint.y, point.x, point.y, mLinePaint);
}
}
}
index++;
}
invalidate();
}手势处理
还记得吗？在文章 第一站小红书图片裁剪控件，深度解析大厂炫酷控件 已经讲解了手势的处理流程。在网页版中触摸点（鼠标按下点）跟随鼠标移动而移动，在手机屏幕中「触摸点」（手指按下点）跟随手指移动而移动，从而需要重写手势类的 onScroll 方法：
@Override
public boolean onScroll(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float distanceX, float distanceY) { // 单根手指操作
if (e1.getPointerCount() == e2.getPointerCount() && e1.getPointerCount() == 1) {
mTouchX = e2.getX();
mTouchY = e2.getY(); return true;
} return super.onScroll(e1, e2, distanceX, distanceY);
}onFling 方法与 onScroll 方法处理方式一致，实时获取到「触摸点」位置。获取到了位置，绘制触摸点：
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制触摸点
if (mTouchY != -1 && mTouchX != -1) {
canvas.drawPoint(mTouchX, mTouchY, mTouchPaint);
}
}若「触摸点」与其他小球的距离小于一定值，则两小球连线，反之则不连线：
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制触摸点与其他点的连线
if (mTouchX != -1 && mTouchY != -1) { int offsetX = (int) (mTouchX - spiderPoint.x); int offsetY = (int) (mTouchY - spiderPoint.y); int distance = (int) Math.sqrt(offsetX * offsetX + offsetY * offsetY); if (distance < mConfig.maxDistance) { int alpha = (int) ((1.0F - (float) distance / mConfig.maxDistance) * mConfig.lineAlpha);
mLinePaint.setColor(spiderPoint.color);
mLinePaint.setAlpha(alpha);
canvas.drawLine(spiderPoint.x, spiderPoint.y, mTouchX, mTouchY, mLinePaint);
}
}
}同时还具有与「触摸点」连线的所有小球向「触摸点」靠拢的效果，可采用「位移相对减少」的方案来实现靠拢的效果，相关代码如下：
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制触摸点与其他点的连线
if (mTouchX != -1 && mTouchY != -1) {
....... // 省略相关代码
if (distance < mConfig.maxDistance) { if (distance >= (mConfig.maxDistance - mConfig.gravitation_strength)) { // x 轴方向位移减少
if (spiderPoint.x > mTouchX) {
spiderPoint.x -= 0.03F * -offsetX;
} else {
spiderPoint.x += 0.03F * offsetX;
} // y 轴方向位移减少
if (spiderPoint.y > mTouchY) {
spiderPoint.y -= 0.03F * -offsetY;
} else {
spiderPoint.y += 0.03F * offsetY;
}
}
....... // 省略相关代码看看效果图：
「五彩蛛网」控件差不多就讲到这里，有什么疑问，请留言讨论？
献上源码；
https://github.com/HpWens/MeiWidgetView
https://github.com/HpWens/SpiderWebView
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架构技术详解和学习路线与资料分享请看这篇《BATJ一线大厂最主流的Android高级架构技术；体系详解+学习路线》
（包括自定义控件、NDK、架构设计、混合式开发工程师(React native，Weex)、性能优化、完整商业项目开发等）
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