浪漫桃心的Android表白程序

本文转载于  huachao1001的专栏

几年前，看到过有个牛人用HTML5绘制了浪漫的爱心表白动画。地址在这：浪漫程序员 HTML5爱心表白动画。发现原来程序员也是可以很浪……漫…..的。那么在Android怎么打造如此这个效果呢？参考了一下前面HTML5的算法，在Android中实现了类似的效果。先贴上最终效果图：

生成心形线

心形线的表达式可以参考：桃心线。里面对桃心线的表达式解析的挺好。可以通过使用极坐标的方式，传入角度和距离（常量）计算出对应的坐标点。其中距离是常量值，不需改变，变化的是角度。
桃心线极坐标方程式为：

x=16×sin3α
y=13×cosα?5×cos2α?2×cos3α?cos4α

如果生成的桃心线不够大，可以吧x、y乘以一个常数，使之变大。考虑到大部分人都不愿去研究具体的数学问题，我们直接把前面HTML5的JS代码直接翻译成Java代码就好。代码如下：

public Point getHeartPoint(float angle) {
  float t = (float) (angle / Math.PI);
  float x = (float) (19.5 * (16 * Math.pow(Math.sin(t), 3)));
  float y = (float) (-20 * (13 * Math.cos(t) - 5 * Math.cos(2 * t) - 2 * Math.cos(3 * t) - Math.cos(4 * t)));
   return new Point(offsetX + (int) x, offsetY + (int) y);
 }

其中offsetX和offsetY是偏移量。使用偏移量主要是为了能让心形线处于中央。offsetX和offsetY的值分别为：

 offsetX = width / 2;
 offsetY = height / 2 - 55;

通过这个函数，我们可以将角度从（0,180）变化，不断取点并画点将这个心形线显示出来。好了，我们自定义一个View，然后把这个心形线画出来吧！

 @Override
  protected void onDraw(Canvas canvas) {
       float angle = 10;
       while (angle < 180) {
           Point p = getHeartPoint(angle);
           canvas.drawPoint(p.x, p.y, paint);
           angle = angle + 0.02f;
        }
   }

运行结果如下：

绘制花瓣原理

我们想要的并不是简单绘制一个桃心线，要的是将花朵在桃心线上摆放。首先，得要知道怎么绘制花朵，而花朵是由一个个花瓣组成。因此绘制花朵的核心是绘制花瓣。绘制花瓣的原理是：3次贝塞尔曲线。三次贝塞尔曲线是由两个端点和两个控制点决定。假设花芯是一个圆，有n个花瓣，那么两个端点与花芯的圆心连线之间的夹角即为360/n。因此可以根据花瓣数量和花芯半径确定每个花瓣的位置。将两个端点与花芯的圆心连线的延长线分别确定另外两个控制点。通过随机生成花芯半径、每个花瓣的起始角以及随机确定延长线得到两个控制点，可以绘制一个随机的花朵。参数的改变如下图所示：

将花朵绘制到桃心线上

一大波代码来袭

首先定义花瓣类Petal：

  package com.hc.testheart;

 import android.graphics.Canvas;
 import android.graphics.Paint;
 import android.graphics.Path;

 /**
  * Package com.example.administrator.testrecyclerview
  * Created by HuaChao on 2016/5/25.
  */
 public class Petal {
     private float stretchA;//第一个控制点延长线倍数
     private float stretchB;//第二个控制点延长线倍数
     private float startAngle;//起始旋转角，用于确定第一个端点
     private float angle;//两条线之间夹角，由起始旋转角和夹角可以确定第二个端点
     private int radius = 2;//花芯的半径
     private float growFactor;//增长因子，花瓣是有开放的动画效果，这个参数决定花瓣展开速度
     private int color;//花瓣颜色
     private boolean isFinished = false;//花瓣是否绽放完成
     private Path path = new Path();//用于保存三次贝塞尔曲线
     private Paint paint = new Paint();//画笔
     //构造函数，由花朵类调用
     public Petal(float stretchA, float stretchB, float startAngle, float angle, int color, float growFactor) {
         this.stretchA = stretchA;
         this.stretchB = stretchB;
         this.startAngle = startAngle;
         this.angle = angle;
         this.color = color;
         this.growFactor = growFactor;
         paint.setColor(color);
     }
     //用于渲染花瓣，通过不断更改半径使得花瓣越来越大
     public void render(Point p, int radius, Canvas canvas) {
         if (this.radius <= radius) {
             this.radius += growFactor; // / 10;
         } else {
             isFinished = true;
         }
         this.draw(p, canvas);
     }

     //绘制花瓣，参数p是花芯的圆心的坐标
     private void draw(Point p, Canvas canvas) {
         if (!isFinished) {

             path = new Path();
             //将向量（0，radius）旋转起始角度，第一个控制点根据这个旋转后的向量计算
             Point t = new Point(0, this.radius).rotate(MyUtil.degrad(this.startAngle));
             //第一个端点，为了保证圆心不会随着radius增大而变大这里固定为3
             Point v1 = new Point(0, 3).rotate(MyUtil.degrad(this.startAngle));
             //第二个端点
             Point v2 = t.clone().rotate(MyUtil.degrad(this.angle));
             //延长线，分别确定两个控制点
             Point v3 = t.clone().mult(this.stretchA);
             Point v4 = v2.clone().mult(this.stretchB);
             //由于圆心在p点，因此，每个点要加圆心坐标点
             v1.add(p);
             v2.add(p);
             v3.add(p);
             v4.add(p);
             path.moveTo(v1.x, v1.y);
             //参数分别是：第一个控制点，第二个控制点，终点
             path.cubicTo(v3.x, v3.y, v4.x, v4.y, v2.x, v2.y);
         }
         canvas.drawPath(path, paint);
     }

 }

花瓣类是最重要的类，因为真正绘制在屏幕上的是一个个小花瓣。每个花朵包含一系列花瓣，花朵类Bloom如下：

 package com.hc.testheart;

 import android.graphics.Canvas;

 import java.util.ArrayList;

 /**
  * Package com.example.administrator.testrecyclerview
  * Created by HuaChao on 2016/5/25.
  */
 public class Bloom {
     private int color;//整个花朵的颜色
     private Point point;//花芯圆心
     private int radius; //花芯半径
     private ArrayList petals;//用于保存花瓣

     public Point getPoint() {
         return point;
     }

     public Bloom(Point point, int radius, int color, int petalCount) {
         this.point = point;
         this.radius = radius;
         this.color = color;
         petals = new ArrayList<>(petalCount);

         float angle = 360f / petalCount;
         int startAngle = MyUtil.randomInt(0, 90);
         for (int i = 0; i < petalCount; i++) {
             //随机产生第一个控制点的拉伸倍数
             float stretchA = MyUtil.random(Garden.Options.minPetalStretch, Garden.Options.maxPetalStretch);
             //随机产生第二个控制地的拉伸倍数
             float stretchB = MyUtil.random(Garden.Options.minPetalStretch, Garden.Options.maxPetalStretch);
             //计算每个花瓣的起始角度
             int beginAngle = startAngle + (int) (i * angle);
             //随机产生每个花瓣的增长因子（即绽放速度）
             float growFactor = MyUtil.random(Garden.Options.minGrowFactor, Garden.Options.maxGrowFactor);
             //创建一个花瓣，并添加到花瓣列表中
             this.petals.add(new Petal(stretchA, stretchB, beginAngle, angle, color, growFactor));
         }
     }

     //绘制花朵
     public void draw(Canvas canvas) {
         Petal p;
         for (int i = 0; i < this.petals.size(); i++) {
             p = petals.get(i);
             //渲染每朵花朵
             p.render(point, this.radius, canvas);

         }

     }

     public int getColor() {
         return color;
     }
 }

接下来是花园类Garden，主要用于创建花朵以及一些相关配置：

 package com.hc.testheart;

 import java.util.ArrayList;

 /**
  * Package com.example.administrator.testrecyclerview
  * Created by HuaChao on 2016/5/24.
  */
 public class Garden { 

     //创建一个随机的花朵
     public Bloom createRandomBloom(int x, int y) {
         //创建一个随机的花朵半径
         int radius = MyUtil.randomInt(Options.minBloomRadius, Options.maxBloomRadius);
         //创建一个随机的花朵颜色
         int color = MyUtil.randomrgba(Options.minRedColor, Options.maxRedColor, Options.minGreenColor, Options.maxGreenColor, Options.minBlueColor, Options.maxBlueColor, Options.opacity);
         //创建随机的花朵中花瓣个数
         int petalCount = MyUtil.randomInt(Options.minPetalCount, Options.maxPetalCount);
         return createBloom(x, y, radius, color, petalCount);
     }

     //创建花朵
     public Bloom createBloom(int x, int y, int radius, int color, int petalCount) {
         return new Bloom(new Point(x, y), radius, color, petalCount);
     }

     static class Options {
         //用于控制产生随机花瓣个数范围
         public static int minPetalCount = 8;
         public static int maxPetalCount = 15;
         //用于控制产生延长线倍数范围
         public static float minPetalStretch = 2f;
         public static float maxPetalStretch = 3.5f;
         //用于控制产生随机增长因子范围,增长因子决定花瓣绽放速度
         public static float minGrowFactor = 1f;
         public static float maxGrowFactor = 1.1f;
         //用于控制产生花朵半径随机数范围
         public static int minBloomRadius = 8;
         public static int maxBloomRadius = 10;
         //用于产生随机颜色
         public static int minRedColor = 128;
         public static int maxRedColor = 255;
         public static int minGreenColor = 0;
         public static int maxGreenColor = 128;
         public static int minBlueColor = 0;
         public static int maxBlueColor = 128;
         //花瓣的透明度
         public static int opacity = 50;//0.1
     }
 }

考虑到刷新的比较频繁，选择使用SurfaceView作为显示视图。自定义一个HeartView继承SurfaceView。代码如下：

 package com.hc.testheart;

 import android.content.Context;
 import android.graphics.Bitmap;
 import android.graphics.Canvas;
 import android.graphics.Color;
 import android.graphics.Paint;
 import android.util.AttributeSet;
 import android.view.SurfaceHolder;
 import android.view.SurfaceView;

 import java.util.ArrayList;

 /**
  * Package com.hc.testheart
  * Created by HuaChao on 2016/5/25.
  */
 public class HeartView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
     SurfaceHolder surfaceHolder;
     int offsetX;
     int offsetY;
     private Garden garden;
     private int width;
     private int height;
     private Paint backgroundPaint;
     private boolean isDrawing = false;
     private Bitmap bm;
     private Canvas canvas;
     private int heartRadio = 1;

     public HeartView(Context context) {
         super(context);
         init();
     }

     public HeartView(Context context, AttributeSet attrs) {
         super(context, attrs);
         init();
     }

     private void init() {
         surfaceHolder = getHolder();
         surfaceHolder.addCallback(this);
         garden = new Garden();
         backgroundPaint = new Paint();
         backgroundPaint.setColor(Color.rgb(0xff, 0xff, 0xe0));

     }

     ArrayList blooms = new ArrayList<>();

     public Point getHeartPoint(float angle) {
         float t = (float) (angle / Math.PI);
         float x = (float) (heartRadio * (16 * Math.pow(Math.sin(t), 3)));
         float y = (float) (-heartRadio * (13 * Math.cos(t) - 5 * Math.cos(2 * t) - 2 * Math.cos(3 * t) - Math.cos(4 * t)));

         return new Point(offsetX + (int) x, offsetY + (int) y);
     }

     //绘制列表里所有的花朵
     private void drawHeart() {
         canvas.drawRect(0, 0, width, height, backgroundPaint);
         for (Bloom b : blooms) {
             b.draw(canvas);
         }
         Canvas c = surfaceHolder.lockCanvas();

         c.drawBitmap(bm, 0, 0, null);

         surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(c);

     }

     public void reDraw() {
         blooms.clear();

         drawOnNewThread();
     }

     @Override
     public void draw(Canvas canvas) {
         super.draw(canvas);

     }

     //开启一个新线程绘制
     private void drawOnNewThread() {
         new Thread() {
             @Override
             public void run() {
                 if (isDrawing) return;
                 isDrawing = true;

                 float angle = 10;
                 while (true) {

                     Bloom bloom = getBloom(angle);
                     if (bloom != null) {
                         blooms.add(bloom);
                     }
                     if (angle >= 30) {
                         break;
                     } else {
                         angle += 0.2;
                     }
                     drawHeart();
                     try {
                         sleep(20);
                     } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
                 isDrawing = false;
             }
         }.start();
     }

     private Bloom getBloom(float angle) {

         Point p = getHeartPoint(angle);

         boolean draw = true;
         /**循环比较新的坐标位置是否可以创建花朵,
          * 为了防止花朵太密集
          * */
         for (int i = 0; i < blooms.size(); i++) {

             Bloom b = blooms.get(i);
             Point bp = b.getPoint();
             float distance = (float) Math.sqrt(Math.pow(p.x - bp.x, 2) + Math.pow(p.y - bp.y, 2));
             if (distance < Garden.Options.maxBloomRadius * 1.5) {
                 draw = false;
                 break;
             }
         }
         //如果位置间距满足要求，就在该位置创建花朵并将花朵放入列表
         if (draw) {
             Bloom bloom = garden.createRandomBloom(p.x, p.y);
             return bloom;
         }
         return null;
     }

     @Override
     public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

     }

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

         this.width = width;
         this.height = height;
         //我的手机宽度像素是1080，发现参数设置为30比较合适，这里根据不同的宽度动态调整参数
         heartRadio = width * 30 / 1080;

         offsetX = width / 2;
         offsetY = height / 2 - 55;
         bm = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.RGB_565);
         canvas = new Canvas(bm);
         drawOnNewThread();
     }

     @Override
     public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

     }
 }

还有两个比较重要的工具类
Point.java保存点信息，或者说是向量信息。包含向量的基本运算。

 package com.hc.testheart;

 /**
  * Package com.hc.testheart
  * Created by HuaChao on 2016/5/25.
  */
 public class Point {

     public int x;
     public int y;

     public Point(int x, int y) {
         this.x = x;
         this.y = y;
     }

     //旋转
     public Point rotate(float theta) {
         int x = this.x;
         int y = this.y;
         this.x = (int) (Math.cos(theta) * x - Math.sin(theta) * y);
         this.y = (int) (Math.sin(theta) * x + Math.cos(theta) * y);
         return this;
     }

     //乘以一个常数
     public Point mult(float f) {
         this.x *= f;
         this.y *= f;
         return this;
     }

     //复制
     public Point clone() {
         return new Point(this.x, this.y);
     }

     //该点与圆心距离
     public float length() {
         return (float) Math.sqrt(this.x * this.x + this.y * this.y);
     }

     //向量相减
     public Point subtract(Point p) {
         this.x -= p.x;
         this.y -= p.y;
         return this;
     }

     //向量相加
     public Point add(Point p) {
         this.x += p.x;
         this.y += p.y;
         return this;
     }

     public Point set(int x, int y) {
         this.x = x;
         this.y = y;
         return this;
     }
 }

工具类MyUtil.java主要是产生随机数、颜色等

 package com.hc.testheart;

 import android.graphics.Color;

 /**
  * Package com.example.administrator.testrecyclerview
  * Created by HuaChao on 2016/5/25.
  */
 public class MyUtil {

     public static float circle = (float) (2 * Math.PI);

     public static int rgba(int r, int g, int b, int a) {
         return Color.argb(a, r, g, b);
     }

     public static int randomInt(int min, int max) {
         return (int) Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
     }

     public static float random(float min, float max) {
         return (float) (Math.random() * (max - min) + min);
     }

     //产生随机的argb颜色
     public static int randomrgba(int rmin, int rmax, int gmin, int gmax, int bmin, int bmax, int a) {
         int r = Math.round(random(rmin, rmax));
         int g = Math.round(random(gmin, gmax));
         int b = Math.round(random(bmin, bmax));
         int limit = 5;
         if (Math.abs(r - g) <= limit && Math.abs(g - b) <= limit && Math.abs(b - r) <= limit) {
             return rgba(rmin, rmax, gmin, gmax);
         } else {
             return rgba(r, g, b, a);
         }
     }

     //角度转弧度
     public static float degrad(float angle) {
         return circle / 360 * angle;
     }
 }

好了，目前为止，就可以得到上面的效果了。