PathMeasure之迷径追踪
Path，不论是在自定义View还是动画，都占有举足轻重的地位。绘制Path，可以通过Android提供的API，或者是贝塞尔曲线、数学函数、图形组合等等方式，而要获取Path上每一个构成点的坐标，一般需要知道Path的函数方法，例如求解贝塞尔曲线上的点的De Casteljau算法，但对于一般的Path来说，是很难通过简单的函数方法来进行计算的，那么，如何来定位任意一个给定Path的任意一个点的坐标呢？
Android SDK提供了一个非常有用的API来帮助开发者实现这样一个Path路径点的坐标追踪，这个类就是PathMeasure，它可以认为是一个Path的坐标计算器。
初始化
PathMeasure类似一个计算器，对它进行初始化只需要new一个PathMeasure对象即可：
PathMeasure pathMeasure = new PathMeasure();
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初始化PathMeasure后，可以通过PathMeasure.setPath()的方式来将Path和PathMeasure进行绑定，例如：
pathMeasure.setPath(path, true);
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当然，你也可以直接使用PathMeasure的有参构造方法来进行初始化：
PathMeasure (Path path, boolean forceClosed)
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这里最不容易理解的就是第二个boolean参数forceClosed。
forceClosed参数
这个参数——forceClosed，简单的说，就是Path最终是否需要闭合，如果为True的话，则不管关联的Path是否是闭合的，都会被闭合。
但是这个参数对Path和PathMeasure的影响是需要解释下的：
- forceClosed参数对绑定的Path不会产生任何影响，例如一个折线段的Path，本身是没有闭合的，forceClosed设置为True的时候，PathMeasure计算的Path是闭合的，但Path本身绘制出来是不会闭合的。
- forceClosed参数对PathMeasure的测量结果有影响，还是例如前面说的一个折线段的Path，本身没有闭合，forceClosed设置为True，PathMeasure的计算就会包含最后一段闭合的路径，与原来的Path不同。
API
PathMeasure的API非常容易理解，几乎都是望文生义。
getLength
PathMeasure.getLength()的使用非常广泛，其作用就是获取计算的路径长度。
getSegment
boolean getSegment (float startD, float stopD, Path dst, boolean startWithMoveTo)
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这个API用于截取整个Path的片段，通过参数startD和stopD来控制截取的长度，并将截取的Path保存到dst中，最后一个参数startWithMoveTo表示起始点是否使用moveTo方法，通常为True，保证每次截取的Path片段都是正常的、完整的。
如果startWithMoveTo设置为false，通常是和dst一起使用，因为dst中保存的Path是被不断添加的，而不是每次被覆盖，设置为false，则新增的片段会从上一次Path终点开始计算，这样可以保存截取的Path片段数组连续起来。
nextContour
nextContour()方法用的比较少，比较大部分情况下都只会有一个Path而不是多个，毕竟这样会增加Path的复杂度，但是如果真有一个Path，包含了多个Path，那么通过nextContour这个方法，就可以进行切换，同时，默认的API，例如getLength，获取的也是当前的这段Path所对应的长度，而不是所有的Path的长度，同时，nextContour获取Path的顺序，与Path的添加顺序是相同的。
getPosTan
boolean getPosTan (float distance, float[] pos, float[] tan)
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这个API用于获取路径上某点的坐标及其切线的坐标，这个API非常强大，但是比较难理解，后面会结合例子来讲解。
简单的说，就是通过指定distance（0
硬件加速的Bug
由于硬件加速的问题，PathMeasure中的getSegment在讲Path添加到dst数组中时会被导致一些错误，需要通过mDst.lineTo(0,0)来避免这样一个Bug。
Demo
路径绘制
路径绘制是PathMeasure最常用的功能，其原理就是通过getSegment来不断截取Path片段，从而不断绘制完整的路径，效果如图所示：
代码如下所示：
package xys.com.pathart.views;import android.animation.ValueAnimator;import android.content.Context;import android.graphics.Canvas;import android.graphics.Paint;import android.graphics.Path;import android.graphics.PathMeasure;import android.util.AttributeSet;import android.view.View;/** * 路径动画 PathMeasure * <p/> * Created by xuyisheng on 16/7/15. */public class PathPainter extends View { private Path mPath; private Paint mPaint; private PathMeasure mPathMeasure; private float mAnimatorValue; private Path mDst; private float mLength; public PathPainter(Context context) { super(context); } public PathPainter(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); mPathMeasure = new PathMeasure(); mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE); mPaint.setStrokeWidth(5); mPath = new Path(); mPath.addCircle(400, 400, 100, Path.Direction.CW); mPathMeasure.setPath(mPath, true); mLength = mPathMeasure.getLength(); mDst = new Path(); final ValueAnimator valueAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0, 1); valueAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() { @Override public void onAnimationUpdate(ValueAnimator valueAnimator) { mAnimatorValue = (float) valueAnimator.getAnimatedValue(); invalidate(); } }); valueAnimator.setDuration(2000); valueAnimator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE); valueAnimator.start(); } public PathPainter(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); mDst.reset(); // 硬件加速的BUG mDst.lineTo(0,0); float stop = mLength * mAnimatorValue; mPathMeasure.getSegment(0, stop, mDst, true); canvas.drawPath(mDst, mPaint); }}
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通过这种方式，只需要做一点点小的修改，就可以完成一个比较有意思的loading图，效果如下所示：
我们只需要修改下起始值的数字即可，关键代码如下：
@Overrideprotected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); mDst.reset(); // 硬件加速的BUG mDst.lineTo(0,0); float stop = mLength * mAnimatorValue; float start = (float) (stop - ((0.5 - Math.abs(mAnimatorValue - 0.5)) * mLength)); mPathMeasure.getSegment(start, stop, mDst, true); canvas.drawPath(mDst, mPaint);}
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路径绘制——另辟蹊径
关于路径绘制，View的始祖Romain Guy曾经有一篇文章讲解了一个很使用的技巧，地址如下所示：
http://www.curious-creature.com/2013/12/21/android-recipe-4-path-tracing/
Romain Guy使用DashPathEffect来实现了路径绘制。
DashPathEffect(float[] intervals, float phase)
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DashPathEffect传入了一个intervals数组，用来控制实线和虚线的数组的显示，那么当实线和虚线都是整个路径的长度时，整个路径就只显示实线或者虚线了，这时候通过第二个参数phase来控制起始偏移量，就可以完成整个路径的绘制了，这的确是一个非常trick而且有效的方式，效果如图所示：
代码如下所示：
package xys.com.pathart.views;import android.animation.ValueAnimator;import android.content.Context;import android.graphics.Canvas;import android.graphics.Color;import android.graphics.DashPathEffect;import android.graphics.Paint;import android.graphics.Path;import android.graphics.PathEffect;import android.graphics.PathMeasure;import android.util.AttributeSet;import android.view.View;import android.view.animation.AccelerateDecelerateInterpolator;/** * 路径绘制——DashPathEffect * <p/> * Created by xuyisheng on 16/7/15. */public class PathPainterEffect extends View implements View.OnClickListener{ private Paint mPaint; private Path mPath; private PathMeasure mPathMeasure; private PathEffect mEffect; private float fraction = 0; private ValueAnimator mAnimator; public PathPainterEffect(Context context) { super(context); } public PathPainterEffect(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); mPath = new Path(); mPath.reset(); mPath.moveTo(100, 100); mPath.lineTo(100, 500); mPath.lineTo(400, 300); mPath.close(); mPaint = new Paint(); mPaint.setColor(Color.BLACK); mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE); mPaint.setStrokeWidth(5); mPathMeasure = new PathMeasure(mPath, false); final float length = mPathMeasure.getLength(); mAnimator = ValueAnimator.ofFloat(1, 0); mAnimator.setInterpolator(new AccelerateDecelerateInterpolator()); mAnimator.setDuration(2000); mAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() { @Override public void onAnimationUpdate(ValueAnimator valueAnimator) { fraction = (float) valueAnimator.getAnimatedValue(); mEffect = new DashPathEffect(new float[]{length, length}, fraction * length); mPaint.setPathEffect(mEffect); invalidate(); } }); setOnClickListener(this); } public PathPainterEffect(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); canvas.drawPath(mPath, mPaint); } @Override public void onClick(View view) { mAnimator.start(); }}
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其关键代码就是在于设置：
mEffect = new DashPathEffect(new float[]{length, length}, fraction * length);
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后面通过属性动画来控制路径绘制即可。
坐标与切线
PathMeasure的getPosTan()方法，可以获取路径上的坐标点和对应点的切线坐标，其中，路径上对应的点非常好理解，就是对应的点的坐标，而另一个参数tan[]数组，它用于返回当前点的运动轨迹的斜率，要理解这个API，我们首先来看下Math中的atan2这个方法：
public static double atan2 (double y, double x)
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虽然atan()方法可以用于求一个反正切值，但是他传入的是一个角度，所以我们使用atan2()方法：
Math.atan2()函数返回点(x,y)和原点(0,0)之间直线的倾斜角
那么如何计算任意两点间直线的倾斜角呢?只需要将两点x,y坐标分别相减得到一个新的点(x2-x1,y2-y1)。然后利用它求出角度即可——Math.atan2(y2-y1,x2-x1)。
利用这个API，通常可以获取Path上的点坐标和点的运动趋势，对于运动趋势，通常通过Math.atan2()来转换为切线的角度，代码如下所示：
@Overrideprotected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); mMeasure.getPosTan(mMeasure.getLength() * currentValue, pos, tan); float degrees = (float) (Math.atan2(tan[1], tan[0]) * 180.0 / Math.PI);}
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根据这个API，我们可以模拟一个圆上的点和点的运动趋势，代码如下：
package xys.com.pathart.views;import android.animation.ValueAnimator;import android.content.Context;import android.graphics.Canvas;import android.graphics.Paint;import android.graphics.Path;import android.graphics.PathMeasure;import android.util.AttributeSet;import android.view.View;/** * 曲线上切点 * <p/> * Created by xuyisheng on 16/7/15. */public class PathTan extends View implements View.OnClickListener { private Path mPath; private float[] pos; private float[] tan; private Paint mPaint; float currentValue = 0; private PathMeasure mMeasure; public PathTan(Context context) { super(context); } public PathTan(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); mPath = new Path(); mPaint = new Paint(); mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE); mPaint.setStrokeWidth(4); mMeasure = new PathMeasure(); mPath.addCircle(0, 0, 200, Path.Direction.CW); mMeasure.setPath(mPath, false); pos = new float[2]; tan = new float[2]; setOnClickListener(this); } public PathTan(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) { super(context, attrs, defStyleAttr); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); mMeasure.getPosTan(mMeasure.getLength() * currentValue, pos, tan); float degrees = (float) (Math.atan2(tan[1], tan[0]) * 180.0 / Math.PI); canvas.save(); canvas.translate(400, 400); canvas.drawPath(mPath, mPaint); canvas.drawCircle(pos[0], pos[1], 10, mPaint); canvas.rotate(degrees); canvas.drawLine(0, -200, 300, -200, mPaint); canvas.restore(); } @Override public void onClick(View view) { ValueAnimator animator = ValueAnimator.ofFloat(0, 1); animator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() { @Override public void onAnimationUpdate(ValueAnimator valueAnimator) { currentValue = (float) valueAnimator.getAnimatedValue(); invalidate(); } }); animator.setDuration(3000); animator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE); animator.start(); }}
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Demo效果如图所示：
只不过这里在绘制的时候，使用了一些Trick，先通过canvas.translate方法将原点移动的圆心，同时，通过canvas.rotate将运动趋势的角度转换为画布的旋转，这样每次绘制切线，就只需要画一条同样的切线即可。
源代码
源码已上传到Github：
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