实现雪花飞舞效果

时间：2022-12-22 08:34:45

英文原文：https://blog.stylingandroid.com/snowfall/ 

这篇文章的发布日期是2015年的圣诞节，貌似唯一能与之匹配的就是就是在Styling Android上来点喜庆的东西。为那些不过圣诞节，或者在六月份读这篇文章的人而写 － 原谅我又调皮了。

那么问题来了，怎么才能诠释圣诞的意义呢？最明显的答案就是：一张戴了圣诞帽的照片：

实现雪花飞舞效果

虽然我觉得这张照片足以结束这篇文章了，不过我就再慷慨的来点下雪的效果吧。

我们可以在包含了这张图片的布局里添加一个自定义View来实现：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
  android:layout_width="match_parent"
  android:layout_height="match_parent"
  tools:context="com.stylingandroid.snowfall.MainActivity">

  <ImageView
    android:id="@+id/image"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:layout_centerInParent="true"
    android:contentDescription="@null"
    android:scaleType="fitCenter"
    android:src="@drawable/tree" />

  <com.stylingandroid.snowfall.SnowView
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:layout_alignBottom="@id/image"
    android:layout_alignEnd="@id/image"
    android:layout_alignLeft="@id/image"
    android:layout_alignRight="@id/image"
    android:layout_alignStart="@id/image"
    android:layout_alignTop="@id/image" />
</RelativeLayout>

本来想在一个自定义的ImageView里面做这件事情，但是还是选择了把它们分开，这样我就不需要每次刷新动画的时候都重新渲染一遍图像。

那么就让我们看看我们的自定义View：

public class SnowView extends View {
    private static final int NUM_SNOWFLAKES = 150;
    private static final int DELAY = 5;

    private SnowFlake[] snowflakes;

    public SnowView(Context context) {
        super(context);
    }

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

    public SnowView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
    }

    protected void resize(int width, int height) {
        Paint paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
        paint.setColor(Color.WHITE);
        paint.setStyle(Paint.Style.FILL);
        snowflakes = new SnowFlake[NUM_SNOWFLAKES];
        for (int i = 0; i < NUM_SNOWFLAKES; i++) {
            snowflakes[i] = SnowFlake.create(width, height, paint);
        }
    }

    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        if (w != oldw || h != oldh) {
            resize(w, h);
        }
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        for (SnowFlake snowFlake : snowflakes) {
            snowFlake.draw(canvas);
        }
        getHandler().postDelayed(runnable, DELAY);
    }

    private Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            invalidate();
        }
    };
}

这非常简单。当View被resized的时候，我们初始化150个随即放置的SnowFlake对象。onDraw() 方法绘制所有的SnowFlake对象，然后周期性的执行invalidate()。为了不完全占用UI线程，我们在调用这个的时候稍微延迟了一点点时间。

SnowFlake的代码大致是基于  Samuel Arbesman的snowfall算法:

class SnowFlake {
    private static final float ANGE_RANGE = 0.1f;
    private static final float HALF_ANGLE_RANGE = ANGE_RANGE / 2f;
    private static final float HALF_PI = (float) Math.PI / 2f;
    private static final float ANGLE_SEED = 25f;
    private static final float ANGLE_DIVISOR = 10000f;
    private static final float INCREMENT_LOWER = 2f;
    private static final float INCREMENT_UPPER = 4f;
    private static final float FLAKE_SIZE_LOWER = 7f;
    private static final float FLAKE_SIZE_UPPER = 20f;

    private final Random random;
    private final Point position;
    private float angle;
    private final float increment;
    private final float flakeSize;
    private final Paint paint;

    public static SnowFlake create(int width, int height, Paint paint) {
        Random random = new Random();
        int x = random.getRandom(width);
        int y = random.getRandom(height);
        Point position = new Point(x, y);
        float angle = random.getRandom(ANGLE_SEED) / ANGLE_SEED * ANGE_RANGE + HALF_PI - HALF_ANGLE_RANGE;
        float increment = random.getRandom(INCREMENT_LOWER, INCREMENT_UPPER);
        float flakeSize = random.getRandom(FLAKE_SIZE_LOWER, FLAKE_SIZE_UPPER);
        return new SnowFlake(random, position, angle, increment, flakeSize, paint);
    }

    SnowFlake(Random random, Point position, float angle, float increment, float flakeSize, Paint paint) {
        this.random = random;
        this.position = position;
        this.angle = angle;
        this.increment = increment;
        this.flakeSize = flakeSize;
        this.paint = paint;
    }

    private void move(int width, int height) {
        double x = position.x + (increment * Math.cos(angle));
        double y = position.y + (increment * Math.sin(angle));

        angle += random.getRandom(-ANGLE_SEED, ANGLE_SEED) / ANGLE_DIVISOR;

        position.set((int) x, (int) y);

        if (!isInside(width, height)) {
            reset(width);
        }
    }

    private boolean isInside(int width, int height) {
        int x = position.x;
        int y = position.y;
        return x >= -flakeSize - 1 && x + flakeSize <= width && y >= -flakeSize - 1 && y - flakeSize < height;
    }

    private void reset(int width) {
        position.x = random.getRandom(width);
        position.y = (int) (-flakeSize - 1);
        angle = random.getRandom(ANGLE_SEED) / ANGLE_SEED * ANGE_RANGE + HALF_PI - HALF_ANGLE_RANGE;
    }

    public void draw(Canvas canvas) {
        int width = canvas.getWidth();
        int height = canvas.getHeight();
        move(width, height);
        canvas.drawCircle(position.x, position.y, flakeSize, paint);
    }
}

当每朵雪花初始化之后它被放在Canvas上的一个随机位置。这是为了确保在首次绘制的时候，雪花看起来像是正在进行中，而如果一开始所有的雪花都是从顶部落下的话，就会觉得雪是刚开始下的。当一片雪花离开了画布的时候，它会被重新放置在顶部横轴的一个随机位置 － 这样我们就能回收雪花，避免不必要的对象创建。

绘制每一帧的时候，我们首先为雪花的移动添加一些随机因素来模拟风吹的效果，让每片雪花稍微改变下自己的方向。然后在实际绘制雪花之前，我们执行边界检查（如果必要，把它移到上方）。


所有的常量都经过调整，知道雪花模拟达到我满意的效果为止。

运行效果如下：

youtube视频地址：https://www.youtube.com/watch?v=pk66ZziTfOw 

当然，在Canvas绘制并不是渲染这类东西最高效的方法（比如使用OpenGL渲染），但是我还有礼物要打开，还有火鸡要吃所以这个只能改天再说了。

本文的源代码在这里。https://github.com/StylingAndroid/Snowfall


作者  Mark Allison。最初发表在 Styling Android。

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