Android 自定义 View 圆形进度条总结

Android 自定义圆形进度条总结

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源码：CircleProgress

文中如有纰漏，欢迎大家留言指出。

最近撸了一个圆形进度条的开源项目，算是第一次完完整整的使用自定义 View 。在此对项目开发思路做个小结，欢迎大家 Star 和 Fork

该项目总共实现了三种圆形进度条效果

1. CircleProgress：圆形进度条，可以实现仿 QQ 健康计步器的效果，支持配置进度条背景色、宽度、起始角度，支持进度条渐变
2. DialProgress：类似 CircleProgress，但是支持刻度
3. WaveProgress：实现了水波纹效果的圆形进度条，不支持渐变和起始角度配置，如需此功能可参考 CircleProgress 自行实现。

先上效果图，有图才好说。

CircleProgress 效果图



DialProgress 和 WaveProgress 效果图



恩，那么接下来，就来讲讲怎么实现以上自定义进度条的效果。

圆形进度条

圆形进度条是第一个实现的进度条效果，用了我大半天的时间，实现起来并不复杂。

其思路主要可以分为以下几步：

1. View 的测量
2. 计算绘制 View 所需参数
3. 圆弧的绘制及渐变的实现
4. 文字的绘制
5. 动画效果的实现

首先，我们要测量出所绘制 View 的大小，即重写 onMeasure() 方法，代码如下：

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
   super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
   setMeasuredDimension(MiscUtil.measure(widthMeasureSpec, mDefaultSize),
           MiscUtil.measure(heightMeasureSpec, mDefaultSize));
}

由于其他两个进度条类都需要实现 View 的测量，这里对代码进行了封装：

/**
* 测量 View
*
* @param measureSpec
* @param defaultSize View 的默认大小
* @return 测量出来的 View 大小
*/
public static int measure(int measureSpec, int defaultSize) {
   int result = defaultSize;
   int specMode = View.MeasureSpec.getMode(measureSpec);
   int specSize = View.MeasureSpec.getSize(measureSpec);

   if (specMode == View.MeasureSpec.EXACTLY) {
       result = specSize;
   } else if (specMode == View.MeasureSpec.AT_MOST) {
       result = Math.min(result, specSize);
   }
   return result;
}

关于 View 测量可以看下这篇博客 Android 自定义View 中的onMeasure的用法

接下来，在 onSizeChanged() 中计算绘制圆及文字所需的参数，考虑到屏幕旋转的情况，故未直接在 onMeasure() 方法中直接计算。这里以下面草图来讲解绘制计算过程中的注意事项，图丑，勿怪~



图中，外面蓝色矩形为 View，里面黑色矩形为圆的外接矩形，蓝色矩形和黑色矩形中间空白的地方为 View 的内边距(padding)。两个蓝色的圆其实是一个圆，代表圆的粗细，这是因为 Android 在绘制圆或者圆弧的时候是圆的边宽的中心与外接矩形相交，所以在计算的时候要考虑到内边距(padding) 和 圆与外接矩形的相交。

默认不考虑圆弧的宽度，绘制出来的效果如下：



@Override
protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
   super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
   Log.d(TAG, "onSizeChanged: w = " + w + "; h = " + h + "; oldw = " + oldw + "; oldh = " + oldh);
   //求圆弧和背景圆弧的最大宽度
   float maxArcWidth = Math.max(mArcWidth, mBgArcWidth);
   //求最小值作为实际值
   int minSize = Math.min(w - getPaddingLeft() - getPaddingRight() - 2 * (int) maxArcWidth,
           h - getPaddingTop() - getPaddingBottom() - 2 * (int) maxArcWidth);
   //减去圆弧的宽度，否则会造成部分圆弧绘制在外围
   mRadius = minSize / 2;
   //获取圆的相关参数
   mCenterPoint.x = w / 2;
   mCenterPoint.y = h / 2;
   //绘制圆弧的边界
   mRectF.left = mCenterPoint.x - mRadius - maxArcWidth / 2;
   mRectF.top = mCenterPoint.y - mRadius - maxArcWidth / 2;
   mRectF.right = mCenterPoint.x + mRadius + maxArcWidth / 2;
   mRectF.bottom = mCenterPoint.y + mRadius + maxArcWidth / 2;
   //计算文字绘制时的 baseline
   //由于文字的baseline、descent、ascent等属性只与textSize和typeface有关，所以此时可以直接计算
   //若value、hint、unit由同一个画笔绘制或者需要动态设置文字的大小，则需要在每次更新后再次计算
   mValueOffset = mCenterPoint.y - (mValuePaint.descent() + mValuePaint.ascent()) / 2;
   mHintOffset = mCenterPoint.y * 2 / 3 - (mHintPaint.descent() + mHintPaint.ascent()) / 2;
   mUnitOffset = mCenterPoint.y * 4 / 3 - (mUnitPaint.descent() + mUnitPaint.ascent()) / 2;
   updateArcPaint();
   Log.d(TAG, "onSizeChanged: 控件大小 = " + "(" + w + ", " + h + ")"
           + "圆心坐标 = " + mCenterPoint.toString()
           + ";圆半径 = " + mRadius
           + ";圆的外接矩形 = " + mRectF.toString());
}

关于 Android 中文字绘制可以参考以下两篇文章：

1. Android 自定义View学习(三)——Paint 绘制文字属性
2. measureText() vs .getTextBounds()

以上，已经基本完成了 View 绘制所需全部参数的计算。接下来就是绘制圆弧及文字了。

绘制圆弧需要用到 Canvas 的

// oval 为 RectF 类型，即圆弧显示区域
// startAngle 和 sweepAngle  均为 float 类型，分别表示圆弧起始角度和圆弧度数。3点钟方向为0度，顺时针递增
// 如果 startAngle < 0 或者 > 360,则相当于 startAngle % 360
// useCenter:如果为 true 时，在绘制圆弧时将圆心包括在内，通常用来绘制扇形
// 绘制圆弧的画笔
drawArc(RectF oval, float startAngle, float sweepAngle, boolean useCenter, Paint paint);

为了方便计算，绘制圆弧的时候使用了 Canvas 的 rotate() 方法，对坐标系进行了旋转

private void drawArc(Canvas canvas) {
   // 绘制背景圆弧
   // 从进度圆弧结束的地方开始重新绘制，优化性能
   canvas.save();
   float currentAngle = mSweepAngle * mPercent;
   canvas.rotate(mStartAngle, mCenterPoint.x, mCenterPoint.y);
   // +2 是因为绘制的时候出现了圆弧起点有尾巴的问题
   canvas.drawArc(mRectF, currentAngle, mSweepAngle - currentAngle + 2, false, mBgArcPaint);
   canvas.drawArc(mRectF, 2, currentAngle, false, mArcPaint);
   canvas.restore();
}

恩，圆环已经绘制完成，那么接下来就是实现圆环的渐变，这里使用 SweepGradient 类。SweepGradient 可以实现从中心放射性渐变的效果，如下图：



SweepGradient 类有两个构造方法，

/**
 * @param cx 渲染中心点x坐标
 * @param cy 渲染中心点y坐标
 * @param colors 围绕中心渲染的颜色数组，至少要有两种颜色值
 * @param positions 相对位置的颜色数组,可为null,  若为null,可为null,颜色沿渐变线均匀分布。一般不需要设置该参数
 /
public SweepGradient(float cx, float cy, int[] colors, float[] positions)

/**
 * @param cx 渲染中心点x坐标
 * @param cy 渲染中心点y坐标
 * @param color0 起始渲染颜色
 * @param color1 结束渲染颜色
 /
public SweepGradient(float cx, float cy, int color0, int color1)

这里我们选择第一个构造方法。由于设置渐变需要每次都创建一个新的 SweepGradient 对象，所以最好不要放到 onDraw 方法中去更新，最好在初始化的时候就设置好，避免频繁创建导致内存抖动。

private void updateArcPaint() {
   // 设置渐变
   int[] mGradientColors = {Color.GREEN, Color.YELLOW, Color.RED};
   mSweepGradient = new SweepGradient(mCenterPoint.x, mCenterPoint.y, mGradientColors, null);
   mArcPaint.setShader(mSweepGradient);
}

这里还有一个值得注意的地方，草图如下



假设，渐变颜色如下：

int[] mGradientColors = {Color.GREEN, Color.YELLOW, Color.RED, Color.BLUE};

因为 SweepGradient 渐变是 360 度的，所以如果你绘制的圆弧只有 270度，则蓝色部分（图中黑色阴影部分）的渐变就会不可见。

接下来，就是文字的绘制了。文字绘制在上述提到的文章中已经进行了详细的讲解，这里就不再赘述。代码如下：

private void drawText(Canvas canvas) {
   canvas.drawText(String.format(mPrecisionFormat, mValue), mCenterPoint.x, mValueOffset, mValuePaint);

   if (mHint != null) {
       canvas.drawText(mHint.toString(), mCenterPoint.x, mHintOffset, mHintPaint);
   }

   if (mUnit != null) {
       canvas.drawText(mUnit.toString(), mCenterPoint.x, mUnitOffset, mUnitPaint);
   }
}

最后，我们来实现进度条的动画效果。这里我们使用 Android 的属性动画来实现进度更新。

private void startAnimator(float start, float end, long animTime) {
   mAnimator = ValueAnimator.ofFloat(start, end);
   mAnimator.setDuration(animTime);
   mAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
       @Override
       public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
           mPercent = (float) animation.getAnimatedValue();
           mValue = mPercent * mMaxValue;
           if (BuildConfig.DEBUG) {
               Log.d(TAG, "onAnimationUpdate: percent = " + mPercent
                       + ";currentAngle = " + (mSweepAngle * mPercent)
                       + ";value = " + mValue);
           }
           invalidate();
       }
   });
   mAnimator.start();
}

这里有两个注意点：

1. 不要在 ValueAnimator.AnimatorUpdateListener 中输出 Log，特别是动画调用频繁的情况下，因为输出 Log 频繁会生成大量 String 对象造成内存抖动，当然也可以使用 StringBuilder 来优化。
2. 关于 invalidate() 和 postInvalidate() 两者最本质的前者只能在 UI 线程中使用，而后者可以在非 UI 线程中使用，其实 postInvalidate() 内部也是使用 Handler 实现的。

关于 Android 属性动画可以参考：

1. Android 属性动画（Property Animation） 完全解析 （上）
2. Android 属性动画（Property Animation） 完全解析 （下）

补充：同一个属性如何支持颜色和颜色数组

考虑到圆弧设置单色和渐变的区别，即单色只需要提供一种色值，而渐变至少需要提供两种色值。可以有以下几种解决方案：

1. 定义两个属性，渐变的优先级高于单色的。
2. 定义一个 format 为 string 属性，以 #FFFFFF|#000000 形式提供色值
3. 定义一个 format 为 color|reference 的属性，其中 reference 属性指代渐变色的数组。

这里选用第三种方案，实现如下：

<!-- 圆形进度条 -->
<declare-styleable name="CircleProgressBar">
    <!-- 圆弧颜色， -->
    <attr name="arcColors" format="color|reference" />
</declare-styleable>

<!-- colors.xml -->
<color name="green">#00FF00</color>
<color name="blue">#EE9A00</color>
<color name="red">#EE0000</color>
<!-- 渐变颜色数组 -->
<integer-array name="gradient_arc_color">
   <item>@color/green</item>
   <item>@color/blue</item>
   <item>@color/red</item>
</integer-array>

<!-- 布局文件中使用 -->
<!-- 使用渐变 -->
<com.littlejie.circleprogress.DialProgress
    android:id="@+id/dial_progress_bar"
    android:layout_width="300dp"
    android:layout_height="300dp"
    app:arcColors="@array/gradient_arc_color" />
<!-- 使用单色 -->
<com.littlejie.circleprogress.DialProgress
    android:id="@+id/dial_progress_bar"
    android:layout_width="300dp"
    android:layout_height="300dp"
    app:arcColors="@color/green" />

代码中读取 xml 中配置：

int gradientArcColors = typedArray.getResourceId(R.styleable.CircleProgressBar_arcColors, 0);
   if (gradientArcColors != 0) {
       try {
           int[] gradientColors = getResources().getIntArray(gradientArcColors);
           if (gradientColors.length == 0) {//如果渐变色为数组为0，则尝试以单色读取色值
               int color = getResources().getColor(gradientArcColors);
               mGradientColors = new int[2];
               mGradientColors[0] = color;
               mGradientColors[1] = color;
           } else if (gradientColors.length == 1) {//如果渐变数组只有一种颜色，默认设为两种相同颜色
               mGradientColors = new int[2];
               mGradientColors[0] = gradientColors[0];
               mGradientColors[1] = gradientColors[0];
           } else {
               mGradientColors = gradientColors;
           }
       } catch (Resources.NotFoundException e) {
           throw new Resources.NotFoundException("the give resource not found.");
       }
   }

带刻度进度条

前面，详细讲了 CircleProgress 的绘制思路，接下来讲 DialProgress。

实话说，DialProgress 与 CircleProgress 的实现极其相似，因为两者之间其实就差了一个刻度，但考虑到扩展以及类职责的单一，所以将两者分开。

这里主要讲一下刻度的绘制。刻度绘制主要使用 Canvas 类的 save()、rotate()和restore() 方法，当然你也可以使用 translate() 方法对坐标系进行平移，方便计算。

/**
 * 用来保存Canvas的状态。save之后，可以调用Canvas的平移、放缩、旋转、错切、裁剪等操作。
 */
public void save()

/**
 * 旋转一定的角度绘制图像
 * @param degrees 旋转角度
 * @param x 旋转中心点x轴坐标
 * @param y 旋转中心点y轴坐标
 */
public void rotate(float degrees, float x, float y)

/**
 * 在当前的坐标上平移(x,y)个像素单位
 * 若dx <0 ，沿x轴向上平移； dx >0  沿x轴向下平移
 * 若dy <0 ，沿y轴向上平移； dy >0  沿y轴向下平移
 */
public void translate(float dx, float dy)

/**
 * 用来恢复Canvas之前保存的状态。防止save后对Canvas执行的操作对后续的绘制有影响。
 */
public void restore()

private void drawDial(Canvas canvas) {
   int total = (int) (mSweepAngle / mDialIntervalDegree);
   canvas.save();
   canvas.rotate(mStartAngle, mCenterPoint.x, mCenterPoint.y);
   for (int i = 0; i <= total; i++) {
       canvas.drawLine(mCenterPoint.x + mRadius, mCenterPoint.y, mCenterPoint.x + mRadius + mArcWidth, mCenterPoint.y, mDialPaint);
       canvas.rotate(mDialIntervalDegree, mCenterPoint.x, mCenterPoint.y);
   }
   canvas.restore();
}

关于 Canvas 的画布操作可以参考这篇文章：安卓自定义View进阶-Canvas之画布操作

水波纹效果的进度条

水波纹效果的进度条实现需要用到贝塞尔曲线，主要难点在于 绘制区域的计算 和 波浪效果 的实现，其余的逻辑跟上述两种进度条相似。

这里使用了 Path 类，该类在 Android 2D 绘图中是非常重要的，Path 不仅能够绘制简单图形，也可以绘制这些比较复杂的图形。也可以对多个路径进行布尔操作，类似设置 Paint 的 setXfermode() ，具体使用可以参考这篇博客：安卓自定义View进阶-Path基本操作。这里就不再赘述，有机会自己也会对 Android 自定义 View 的知识进行总结，不过，感觉应该了了无期。

继续上示意图，请叫我灵魂画手~



图中黑色的圆为我们要绘制的进度条圆，黑色的曲线为初始状态的的波浪，该波浪使用贝塞尔曲线绘制，其中奇数的点为贝塞尔曲线的起始点，偶数的点为贝塞尔曲线的控制点。例如：1——>2——>3就为一条贝塞尔曲线，1 是起点，2 是控制点，3 是终点。从图中可以看到波浪在园内圆外各一个(1—>5 和 5->9)，通过对波浪在 x 轴上做平移，即图中蓝色实线，来实现波浪的动态效果，所以一个波浪的完整动画效果需要有两个波浪来实现。同理，通过控制 y 轴的偏移量，即图中蓝色虚线，可以实现波浪随进度的上涨下降。

贝塞尔曲线上起始点和控制点的计算如下：

/**
 * 计算贝塞尔曲线上的起始点和控制点
 * @param waveWidth 一个完整波浪的宽度
 */
private Point[] getPoint(float waveWidth) {
   Point[] points = new Point[mAllPointCount];
   //第1个点特殊处理，即数组的中心
   points[mHalfPointCount] = new Point((int) (mCenterPoint.x - mRadius), mCenterPoint.y);
   //屏幕内的贝塞尔曲线点
   for (int i = mHalfPointCount + 1; i < mAllPointCount; i += 4) {
       float width = points[mHalfPointCount].x + waveWidth * (i / 4 - mWaveNum);
       points[i] = new Point((int) (waveWidth / 4 + width), (int) (mCenterPoint.y - mWaveHeight));
       points[i + 1] = new Point((int) (waveWidth / 2 + width), mCenterPoint.y);
       points[i + 2] = new Point((int) (waveWidth * 3 / 4 + width), (int) (mCenterPoint.y + mWaveHeight));
       points[i + 3] = new Point((int) (waveWidth + width), mCenterPoint.y);
   }
   //屏幕外的贝塞尔曲线点
   for (int i = 0; i < mHalfPointCount; i++) {
       int reverse = mAllPointCount - i - 1;
       points[i] = new Point(points[mHalfPointCount].x - points[reverse].x,
               points[mHalfPointCount].y * 2 - points[reverse].y);
   }
   return points;
}

以上，我们已经获取到绘制贝塞尔曲线所需的路径点。接下来，我们就需要来计算出绘制区域，即使用 Path 类。



紫色区域为贝塞尔曲线需要绘制的整体区域。



红色区域为上图紫色区域与圆的交集，也就是波浪要显示的区域

代码如下：

//该方法必须在 Android 19以上的版本才能使用(Path.op())
@TargetApi(Build.VERSION_CODES.KITKAT)
private void drawWave(Canvas canvas, Paint paint, Point[] points, float waveOffset) {
   mWaveLimitPath.reset();
   mWavePath.reset();
   //lockWave 用于判断波浪是否随进度条上涨下降
   float height = lockWave ? 0 : mRadius - 2 * mRadius * mPercent;
   //moveTo和lineTo绘制出水波区域矩形
   mWavePath.moveTo(points[0].x + waveOffset, points[0].y + height);

   for (int i = 1; i < mAllPointCount; i += 2) {
       mWavePath.quadTo(points[i].x + waveOffset, points[i].y + height,
               points[i + 1].x + waveOffset, points[i + 1].y + height);
   }
   mWavePath.lineTo(points[mAllPointCount - 1].x, points[mAllPointCount - 1].y + height);
   //不管如何移动，波浪与圆路径的交集底部永远固定，否则会造成上移的时候底部为空的情况
   mWavePath.lineTo(points[mAllPointCount - 1].x, mCenterPoint.y + mRadius);
   mWavePath.lineTo(points[0].x, mCenterPoint.y + mRadius);
   mWavePath.close();
   mWaveLimitPath.addCircle(mCenterPoint.x, mCenterPoint.y, mRadius, Path.Direction.CW);
   //取该圆与波浪路径的交集，形成波浪在圆内的效果
   mWaveLimitPath.op(mWavePath, Path.Op.INTERSECT);
   canvas.drawPath(mWaveLimitPath, paint);
}

以上，就实现了水波动态的效果，当然，你也可以通过配置，来设定水波是否随进度上涨下降。为了实现更好的效果，可以设置一个浅色的水波并支持设置水波的走向(R2L 和 L2R)，通过设置浅色波浪和深色波浪动画的时间，从而实现长江后浪推前浪的效果，恩，效果很自然的~自己脑补从右至左波浪的实现和贝塞尔点的计算。

对获取坐标点的代码进行优化：

/**
* 从左往右或者从右往左获取贝塞尔点
*
* @return
*/
private Point[] getPoint(boolean isR2L, float waveWidth) {
   Point[] points = new Point[mAllPointCount];
   //第1个点特殊处理，即数组的中点
   points[mHalfPointCount] = new Point((int) (mCenterPoint.x + (isR2L ? mRadius : -mRadius)), mCenterPoint.y);
   //屏幕内的贝塞尔曲线点
   for (int i = mHalfPointCount + 1; i < mAllPointCount; i += 4) {
       float width = points[mHalfPointCount].x + waveWidth * (i / 4 - mWaveNum);
       points[i] = new Point((int) (waveWidth / 4 + width), (int) (mCenterPoint.y - mWaveHeight));
       points[i + 1] = new Point((int) (waveWidth / 2 + width), mCenterPoint.y);
       points[i + 2] = new Point((int) (waveWidth * 3 / 4 + width), (int) (mCenterPoint.y + mWaveHeight));
       points[i + 3] = new Point((int) (waveWidth + width), mCenterPoint.y);
   }
   //屏幕外的贝塞尔曲线点
   for (int i = 0; i < mHalfPointCount; i++) {
       int reverse = mAllPointCount - i - 1;
       points[i] = new Point((isR2L ? 2 : 1) * points[mHalfPointCount].x - points[reverse].x,
               points[mHalfPointCount].y * 2 - points[reverse].y);
   }
   //对从右向左的贝塞尔点数组反序，方便后续处理
   return isR2L ? MiscUtil.reverse(points) : points;
}

至此，自定义圆形进度条相关的思路已全部讲述完成。代码已全部上传至 Git ，欢迎大家 Star 和 Fork，传送门：CircleProgress。

如有不清楚或者错误的地方，欢迎指出~