二十八、使用SurfaceView实现动画
虽然前面介绍了使用自定义View来进行绘图，但View的绘图机制存在如下两个缺陷：
View缺乏双缓存机制
当程序需要更新View上的图像时，程序必须重绘View上显示的整张图片。
由于View存在上面两个缺陷，所以通过自定义View来实现绘图、尤其是游戏中的绘图时性能并不好。Android提供一个SurfaceView来代替View，在游戏绘图方面，SurfaceView比View更出色，因此一般推荐SurfaceView。
SurfaceView的绘图机制
SurfaceView一般会与SurfaceHolder结合使用，SurfaceHolder用于向与之关联的 SurfaceVew上绘图，调用 SurfaceView的 getholder()方法即可获取SurfaceView关联的SurfaceHolder。
Surface Holder提供了如下方法来获取 Canvas对象。
Canvas lockCanvas()：锁定整个SurfaceView对象，获取该 Surface上的 Cvanvas。
Canvas lockcanvas(Rect dirty)：锁定 Surfaceview上Rect划分的区域，获取该Surface上的 Canvas。
当对同一个SurfaceView调用上面两个方法时，两个方法所返回的是同一个Canvas对象。但当程序调用第二个方法获取指定区域的Canvas时， SurfaceView将只对Rect所“圈”出来的区域进行更新，通过这种方式可以提高画面的更新速度。
当通过lockcanvas()获取指定了 SurfaceView上的Canvas之后，接下来程序就可以调用Canvas进行绘图了,Canvas绘图完成后通过如下方法来释放绘图、提交所绘制的图形：
unlockCanvasAndPost(canvas);
需要指出的是，当调用 SurfaceHolder的unlockCanvasAndPost方法之后，该方法之前所绘制的图形还处于缓冲之中，下一次 lockCanvas方法锁定的区域可能会“遮挡”它。
下面的程序示范了SurfaceView的绘图机制。
//SurfaceHolder负责维护SurfaceView上绘制的内容
private SurfaceHolder holder;
private Paint paint;
@SuppressLint("ClickableViewAccessibility")
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity18);
paint = new Paint();
SurfaceView surfaceView = findViewById(R.id.show);
//初始化SurfaceHolder对象
holder = surfaceView.getHolder();
holder.addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder surfaceHolder, int i, int i1, int i2) {
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder surfaceHolder) {
//锁定整个SurfaceView
Canvas canvas = holder.lockCanvas();
//绘制背景
Bitmap back = BitmapFactory.decodeResource(Activity18.this.getResources(),
R.drawable.switcher5);
//绘制背景
canvas.drawBitmap(back, 0, 0, null);
//绘制完成，释放画布，提交修改
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
//重新锁一次，避免被下次lockCanvas遮挡
holder.lockCanvas(new Rect(0,0,0,0));
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder surfaceHolder) {
}
});
//为Surface的触摸事件绑定监听器
surfaceView.setOnTouchListener(new View.OnTouchListener() {
@Override
public boolean onTouch(View view, MotionEvent event) {
//只处理按下事件
if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN){
int cx = (int) event.getX();
int cy = (int) event.getY();
//锁定SurfaceView的局部区域，只更新局部内容
Canvas canvas = holder.lockCanvas(new Rect(cx - 50, cy - 50,
cx + 50, cy + 50));
//保存canvas的当前状态
canvas.save();
//旋转画布
canvas.rotate(30, cx, cy);
paint.setColor(Color.RED);
//绘制红色方块
canvas.drawRect(cx - 40, cy - 40, cx, cy, paint);
//恢复Canvas之前的保存状态
canvas.restore();
paint.setColor(Color.GREEN);
//绘制绿色方块
canvas.drawRect(cx, cy, cx + 40, cy + 40, paint);
//绘制完成，释放画布，提交修改
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
return false;
}
});
}
如图所示的第一次绘制的图形被第二次的canvas“遮挡”了；第三次 lockCanvas时又可能“遮挡”第二次 lockCanvas的区域，但不可能“遮挡”第一次 lockCanvas的区域；如果第二次 lockCanvas“遮挡”的区域又被第三次lockcanvas所“遮挡”，那么原来第一次 drawCanvas所绘制的图形可能“显露”出来。
基于SurfaceView示波器
SurfaceView与普通View还有一个重要的区别：View的绘图必须在当前UI线程中进行---这也是前面程序需要更新View组件时总要采用 Handler处理的原因；但SurfaceView就不会存在这个问题，因此 SurfaceView的绘图是由 SurfaceHolder来完成的。
对于View组件，如果程序需要花较长的时间来更新绘图，那么主UI线程将会被阻塞，无法响应用户的任何动作；而SurfaceViewHolder则会启用新的线程去更新 Surface View的绘制，因此不会阻塞主UI线程。
一般来说，如果程序或游戏界面的动画元素较多，而且很多都需要通过定时器来控制这些动画元素的移动，就可以考虑使用SurfaceView，而不是View。例如下面我们使用Surface View开发一个示波器程序，该程序将会根据用户单击的按钮在屏幕上自动绘制正弦波或余弦波。
该程序的界面布局很简单，界面布局中包含两个按钮和一个SurfaceView，程序每次绘制时只需要绘制(更新)当前点的波形，前面已经绘制的波形无须更新，这就利用了Surfaceholder的lockCanvas(Rect r)方法。
private SurfaceHolder holder;
private Paint paint;
final int HEIGHT = 700;
final int WIDTH = 700;
final int X_OFFSET = 5;
private int cx = X_OFFSET;
//实际的Y轴的位置
int centerY = HEIGHT / 2;
Timer timer = new Timer();
TimerTask task = null;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity19);
final SurfaceView surface = findViewById(R.id.show);
//初始化SurfaceHolder对象
holder = surface.getHolder();
paint = new Paint();
paint.setColor(Color.RED);
paint.setAntiAlias(true);
paint.setStrokeWidth(5);
Button sin = findViewById(R.id.sin);
Button cos = findViewById(R.id.cos);
sin.setOnClickListener(this);
cos.setOnClickListener(this);
holder.addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder surfaceHolder) {
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder surfaceHolder, int i, int i1, int i2) {
drawBack(holder);
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder surfaceHolder) {
timer.cancel();
}
});
}
@Override
public void onClick(final View view) {
drawBack(holder);
cx = X_OFFSET;
if(task != null){
task.cancel();
}
task = new TimerTask() {
@Override
public void run() {
int cy = view.getId() == R.id.sin ? centerY -
(int)(200 * Math.sin((cx - 5) * 2 * Math.PI / 150))
: centerY - (int)(200 * Math.cos((cx - 5) * 2 * Math.PI / 150));
Canvas canvas = holder.lockCanvas(new Rect(cx, cy - 2, cx + 2, cy + 2));
canvas.drawPoint(cx, cy, paint);
cx += 2;
if(cx > WIDTH){
task.cancel();
task = null;
}
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
};
timer.schedule(task, 0, 30);
}
private void drawBack(SurfaceHolder holder){
Canvas canvas = holder.lockCanvas();
canvas.drawColor(Color.WHITE);
Paint paint = new Paint();
paint.setColor(Color.BLACK);
paint.setStrokeWidth(2);
paint.setAntiAlias(true);
//绘制坐标
canvas.drawLine(X_OFFSET, centerY, WIDTH, centerY, paint);
canvas.drawLine(X_OFFSET, 40, X_OFFSET, HEIGHT, paint);
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
holder.lockCanvas(new Rect(0,0,0,0));
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
