Android 图画绘制

Canvas and Drawables 译文

安卓系统提供了一系列的2d图画绘制API。这使得我们可以在canvas上绘制我们自定义的图画，或者修改一个现有view来定制它。绘制2d图像通常有如下几种方式：

1. 使用view对象绘制图像或动画。这种方式，系统会处理图像的绘制，我们需要做的就是设置要绘制的图片;
2. 直接使用canvas对象绘制图像。这种方式，可以使用canvas的绘制方法来设置绘制操作，然后将canvas传递到对应类的onDraw(canvas)方法里，这使得我们能够绘制出任何动画。

显示静态图像或者预设动画时，就选择第一种方式，直接将图像或者动画设置给view就好了。如果我们需要定期重绘或者高性能app，如视频、游戏类app，我们就直接使用canvas来绘制图像。直接使用canvas绘制图像又有两种方式：

1. UI线程：自定义view，复写onDraw(canvas)方法，在需要重绘view的地方调用invalidate()；
2. 工作线程：使用SurfaceView提供的canvas。

使用canvas绘制

在我们的app中可能会遇到特殊的绘制需求或者特殊的动画控制需求，这都需要通过canvas绘制来完成。canvas是surface（正真的绘制表面）的一个对外接口，对外提供绘制操作方法。通过canvas我们可以绘制应用界面窗口的Bitmap。
在onDraw(canvas)回调里绘制时，回调方法传入了canvas对象，我们只需要使用该canvas执行绘制操作即可。使用SurfaceView绘制时，我们需要通过 lockCanvas()方法来获取canvas对象。下面我们将讨论这两种情况。
创建一个canvas对象需要设置canvas对象底层的bitmap，代码实例如下：

Bitmap b = Bitmap.createBitmap(100, 100, Bitmap.Config.ARGB_8888);
Canvas c = new Canvas(b);

虽然可以创建一个新的canvas来绘制bitmap，然后把绘制好的bitmap通过系统canvas的drawBitmap()的方法传递到绘制窗口，但是不推荐这么做。最好还是直接使用onDraw(canvas)方法传递的canvas或者lockCanvas()方法返回的canvas来绘制。详细使用可以看Drawing on a view和Drawing on a SurfaceView。
Canvas类有一些列的绘制方法，如drawBitmap(), drawRect(), drawText()等。还有一些其他类也有draw()方法，如Drawable，如果想绘制一个Drawable，我们就可以调用Drawable的draw(canvas)方法，这个方法需要传入我们的canvas。

想要绘制一些东西，需要4个基本组件：

1. a Bitmap （to hold the pixels）
2. a Canvas 主持绘制（to host the draw calls，writing into the bitmap)
3. a drawing primitive 绘制原型 (e.g. Rect, Path, text, Bitmap)
4. a paint 画笔 (to describe the colors and styles for the drawing)
   canvas 用画笔把绘制原型绘制到bitmap上。

Drawing on a view

如果我们的app没有大量的绘制任务或者高帧率需求，如象棋游戏、贪吃蛇游戏或者其他动画较慢的应用，就可以考虑自定义view，然后通过onDraw(canvas)回调传递的canvas来绘制界面。这种方式最大的方便就是Android框架提供给我们了一个设置好的canvas，我们可以直接使用它来执行绘制操作。
首先我们应该创建一个类来继承系统的View类，然后复写view的onDraw(canvas)方法，使用回调传入的canvas来实现我们的绘制需求。Android框架在绘制view的时候会回调onDraw(canvas)方法。
Android框架仅在必要的时候调用onDraw(canvas)方法，如果我们想要重绘view，就需要调用invalidate()方法来作废当前的view。调用invalidate()就意味着想要重绘view，Android框架就会调用onDraw(canvas)方法，但是这个调用不保证会被立即执行。
我们在自定义view的onDraw(canvas)里，通过canvas执行绘制操作，一旦这个方法执行完毕，Android框架将会使用这个canvas去绘制一个由系统持有的bitmap。

注意：在非UI线程触发view重绘，需要调用postInvalidate()方法，而不是Invalidate()方法。

更多自定义view的信息可以查看Creating a view class。

Drawing on a SurfaceView

SurfaceView是View的一个特殊的子类，SurfaceView提供了一个可以直接绘制的surface。SurfaceView的目的是提供一个可以在非UI线程绘制的surface，这样view的绘制就不会阻塞app，非UI线程可以持有一个SurfaceView按照他自己的步调来绘制view。
首先我们应该创建一个类来继承SurfaceView类。这个类还应该实现 SurfaceHolder.Callback 接口，这个接口提供了底层surface的一些事件回调，如surface创建、变化和销毁事件的回调。这些事件让我们知道什么时候可以开始绘制任务、什么时候该根据surface的属性调整绘制任务、什么时候该停止绘制任务或者撤销潜在的绘制任务。在继承SurfaceView子类里实现绘制线程也是一个好的做法，使用非UI线程来在canvas上完成所有的绘制任务。
我们不应该直接引用surface对象，正确的做法是使用SurfaceHolder来引用它。在SurfaceView初始化以后可以通过 getHolder() 来获取SurfaceHolder对象。想要收到surface的事件通知，我们需要实现SurfaceHolder.Callback 接口，然后通过SurfaceHolder的addCallback()方法注册回调事件。

非UI线程可以通过访问SurfaceHolder来绘制surface的canvas。每次需要绘制view的时候都重复下面的步骤：

1. 使用lockCanvas()方法回去canvas对象；
2. 在canvas上执行绘制操作；
3. 通过 unlockCanvasAndPost(Canvas) 方法解除canvas的锁定，并传递包含了我们绘制操作的canvas给框架。

surface绘制canvas上的所有绘制操作。

注意：每次从SurfaceHolder取回canvas的时候，canvas总是保留了上次的绘制操作。所以为了正确的绘制图像，我们需要重新绘制整个完整的画面。想清除上一次canvas的状态，我们可以调用 drawColor() 把canvas设置成纯色，或者调用 drawBitmap() 方法来设置canvas绘制的背景图片。如果不清除canvas上一次的状态，绘制将会遗留上次的绘制操作。