自定义控件三部曲之绘图篇（十三）——Canvas与图层(一)

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在给大家讲解了paint的几个方法之后，我觉得有必要插一篇有关Canvas画布的知识,在开始paint之前，我们讲解了canvas绘图的几篇文章和cavas的save()、store()的知识，这篇是对Canvas的一个系统的补充，前几篇文章链接如下：
《自定义控件之绘图篇（一）：概述及基本几何图形绘制》
《 自定义控件之绘图篇（二）：路径及文字》
《自定义控件之绘图篇（三）：区域（Range）》
《自定义控件之绘图篇（四）：canvas变换与操作》

一、如何获得一个Canvas对象

方法一：自定义view时， 重写onDraw、dispatchDraw方法

（1）、定义

我们先来看一下onDraw、dispatchDraw方法的定义

protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
}

protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
    super.dispatchDraw(canvas);
}

可以看到onDraw、dispatchDraw在传入的参数中都有一个canvas对象。这个canvas对象是View中的Canvas对象，利用这个canvas对象绘图，效果会直接反应在View中；

（2）、onDraw、dispatchDraw区别

• onDraw()的意思是绘制视图自身
• dispatchDraw()是绘制子视图

无论是View还是ViewGroup对它们俩的调用顺序都是onDraw()->dispatchDraw()
但在ViewGroup中，当它有背景的时候就会调用onDraw()方法，否则就会跳过onDraw()直接调用dispatchDraw()；所以如果要在ViewGroup中绘图时，往往是重写dispatchDraw()方法
在View中，onDraw()和dispatchDraw()都会被调用的，所以我们无论把绘图代码放在onDraw()或者dispatchDraw()中都是可以得到效果的，但是由于dispatchDraw()的含义是绘制子控件，所以原则来上讲，在绘制View控件时，我们是重新onDraw()函数
所以结论来了：
在绘制View控件时，需要重写onDraw()函数，在绘制ViewGroup时，需要重写dispatchDraw()函数。

方法二：使用Bitmap创建

1、构建方法

使用：

Canvas c = new Canvas(bitmap);

或

Canvas c = new Canvas(); 
c.setBitmap(bitmap); 

其中bitmap可以从图片加载，也可以创建，有下面几种方法

//方法一：新建一个空白bitmap
Bitmap bmp = Bitmap.createBitmap(width ,height Bitmap.Config.ARGB_8888);
//方法二：从图片中加载
Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),R.drawable.wave_bg,null);

这两个方法是最常用的，除了这两个方法以外，还有其它几个方法（比如构造一个具有matrix的图像副本——前面示例中的倒影图像），这里就不再涉及了，大家可以去查看Bitmap的构造函数。

2、在OnDraw（）中使用

我们一定要注意的是，如果我们用bitmap构造了一个canvas，那这个canvas上绘制的图像也都会保存在这个bitmap上，而不是画在View上，如果想画在View上就必须使用OnDraw（Canvas canvas）函数中传进来的canvas画一遍bitmap才能画到view上。
下面举个例子：

public class BitmapCanvasView extends View {
    private Bitmap mBmp;
    private Paint mPaint;
    private Canvas mBmpCanvas;
    public BitmapCanvasView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);

        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED);
        mBmp = Bitmap.createBitmap(500 ,500 , Bitmap.Config.ARGB_8888);
        mBmpCanvas = new Canvas(mBmp);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        mPaint.setTextSize(100);
        mBmpCanvas.drawText("启舰大SB",0,100,mPaint);
    }
}

我们先看一下运行结果：

可以看到，毛线也没有，这是为什么呢？
我们仔细来看一下onDraw函数：

protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);

    mPaint.setTextSize(100);
    mBmpCanvas.drawText("启舰大SB",0,100,mPaint);
}

在onDraw函数中，我们只是将文字画在了mBmpCanvas上，也就是我们新建mBmp图片上！这个图片跟我们view没有任何关系好吧，我们需要把mBmp图片画到view上才行，所以我们在onDraw中需要加下面这句，将mBmp画到view上

canvas.drawBitmap(mBmp,0,0,mPaint);

所以改造后的代码为：

public class BitmapCanvasView extends View {
    private Bitmap mBmp;
    private Paint mPaint;
    private Canvas mBmpCanvas;
    public BitmapCanvasView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);

        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED);
        mBmp = Bitmap.createBitmap(500 ,500 , Bitmap.Config.ARGB_8888);
        mBmpCanvas = new Canvas(mBmp);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        mPaint.setTextSize(100);
        mBmpCanvas.drawText("启舰大SB",0,100,mPaint);

        canvas.drawBitmap(mBmp,0,0,mPaint);

    }
}

这时候效果为：

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方法三：SurfaceHolder.lockCanvas()

在操作SurfaceView时需要用到Canvas，有关SurfaceView的知识后面会单独开一篇讲解，这里就先过了。

二、图层与画布

在 《自定义控件之绘图篇（四）：canvas变换与操作》中，我们讲过了canvas的save()和restore()，如果没有看过的同学，务必先回去看一遍再回来。
其实除了save()和restore()以外，还有其它一些函数来保存和恢复画布状态，这部分我们就来看看。

1、saveLayer()

saveLayer()有两个函数：

/**
 * 保存指定矩形区域的canvas内容
 */
public int saveLayer(RectF bounds, Paint paint, int saveFlags)
public int saveLayer(float left, float top, float right, float bottom,Paint paint, int saveFlags)

• RectF bounds：要保存的区域的矩形。
• int saveFlags：取值有：ALL_SAVE_FLAG、MATRIX_SAVE_FLAG、CLIP_SAVE_FLAG、HAS_ALPHA_LAYER_SAVE_FLAG、FULL_COLOR_LAYER_SAVE_FLAG、CLIP_TO_LAYER_SAVE_FLAG总共有这六个，其中ALL_SAVE_FLAG表示保存全部内容，这些标识的具体意义我们后面会具体讲；

第二个构造函数实际与第一个是一样的，只不过是根据四个点来构造一个矩形。
下面我们来看一下例子，拿xfermode来做下试验，来看看saveLayer都干了什么：

public class XfermodeView extends View {
    private int width = 400;
    private int height = 400;
    private Bitmap dstBmp;
    private Bitmap srcBmp;
    private Paint mPaint;

    public XfermodeView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);

        setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
        srcBmp = makeSrc(width, height);
        dstBmp = makeDst(width, height);
        mPaint = new Paint();
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.drawColor(Color.GREEN);

        int layerID = canvas.saveLayer(0, 0, width * 2, height * 2, mPaint, Canvas.ALL_SAVE_FLAG);
        canvas.drawBitmap(dstBmp, 0, 0, mPaint);
        mPaint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN));
        canvas.drawBitmap(srcBmp, width / 2, height / 2, mPaint);
        mPaint.setXfermode(null);
        canvas.restoreToCount(layerID);
    }

    // create a bitmap with a circle, used for the "dst" image
    static Bitmap makeDst(int w, int h) {
        Bitmap bm = Bitmap.createBitmap(w, h, Bitmap.Config.ARGB_8888);
        Canvas c = new Canvas(bm);
        Paint p = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);

        p.setColor(0xFFFFCC44);
        c.drawOval(new RectF(0, 0, w, h), p);
        return bm;
    }

    // create a bitmap with a rect, used for the "src" image
    static Bitmap makeSrc(int w, int h) {
        Bitmap bm = Bitmap.createBitmap(w, h, Bitmap.Config.ARGB_8888);
        Canvas c = new Canvas(bm);
        Paint p = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);

        p.setColor(0xFF66AAFF);
        c.drawRect(0, 0, w, h, p);
        return bm;
    }
}

这段代码大家应该很熟悉，这是我们在讲解setXfermode()时的示例代码，但在saveLayer前把整个屏幕画成了绿色，效果图如下：

那么问题来了，如果我们把saveLayer给去掉，看看会怎样：

protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.drawColor(Color.GREEN);
    canvas.drawBitmap(dstBmp, 0, 0, mPaint);
    mPaint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN));
    canvas.drawBitmap(srcBmp, width / 2, height / 2, mPaint);
    mPaint.setXfermode(null);
}

效果图就变这样了：

我擦类……去掉saveLayer()居然效果都不一样了……
我们先回顾下Mode.SRC_IN的效果：在处理源图像时，以显示源图像为主，在相交时利用目标图像的透明度来改变源图像的透明度和饱和度。当目标图像透明度为0时，源图像就完全不显示。
再回过来看结果，第一个结果是对的，因为不与圆相交以外的区域透明度都是0，而第二个图像怎么就变成了这屌样，源图像全部都显示出来了。

（1）、saveLayer的绘图流程

这是因为在调用saveLayer时，会生成了一个全新的bitmap，这个bitmap的大小就是我们指定的保存区域的大小，新生成的bitmap是全透明的，在调用saveLayer后所有的绘图操作都是在这个bitmap上进行的。
所以：

int layerID = canvas.saveLayer(0, 0, width * 2, height * 2, mPaint, Canvas.ALL_SAVE_FLAG);
canvas.drawBitmap(dstBmp, 0, 0, mPaint);
mPaint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN));
canvas.drawBitmap(srcBmp, width / 2, height / 2, mPaint);

我们讲过，在画源图像时，会把之前画布上所有的内容都做为目标图像，而在saveLayer新生成的bitmap上，只有dstBmp对应的圆形，所以除了与圆形相交之外的位置都是空像素。
在画图完成之后，会把saveLayer所生成的bitmap盖在原来的canvas上面。
所以此时的xfermode的合成过程如下图所示：

savelayer新建的画布上的图像做为目标图像，矩形所在的透明图层与之相交，计算结果画在新建的透明画布上。最终将计算结果直接盖在原始画布上，形成最终的显示效果。

（2）、没有saveLayer的绘图流程

然后我们再来看第二个示例，在第二个示例中，唯一的不同就是把saveLayer去掉了；
在saveLayer去掉后，所有的绘图操作都放在了原始View的Canvas所对应的Bitmap上了

protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.drawColor(Color.GREEN);
    canvas.drawBitmap(dstBmp, 0, 0, mPaint);
    mPaint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN));
    canvas.drawBitmap(srcBmp, width / 2, height / 2, mPaint);
    mPaint.setXfermode(null);
}

由于我们先把整个画布给染成了绿色，然后再画上了一个圆形，所以在应用xfermode来画源图像的时候，目标图像当前Bitmap上的所有图像了，也就是整个绿色的屏幕和一个圆形了。所以这时候源图像的相交区域是没有透明像素的，透明度全是100%，这也就不难解释结果是这样的原因了。
此时的xfermode合成过程如下：

由于没有调用saveLayer，所以圆形是直接画在原始画布上的，而当矩形与其相交时，就是直接与原始画布上的所有图像做计算的。
所以有关saveLayer的结论来了：
saveLayer会创建一个全新透明的bitmap，大小与指定保存的区域一致，其后的绘图操作都放在这个bitmap上进行。在绘制结束后，会直接盖在上一层的Bitmap上显示。

2、画布与图层

上面我们讲到了画布(Bitmap)、图层(Layer)和Canvas的概念，估计大家都会被绕晕了；下面我们下面来具体讲解下它们之间的关系。
图层(Layer)：每一次调用canvas.drawXXX系列函数时，都会生成一个透明图层来专门来画这个图形，比如我们上面在画矩形时的透明图层就是这个概念。
画布(bitmap)：每一个画布都是一个bitmap，所有的图像都是画在bitmap上的！我们知道每一次调用canvas.drawxxx函数时，都会生成一个专用的透明图层来画这个图形，画完以后，就盖在了画布上。所以如果我们连续调用五个draw函数，那么就会生成五个透明图层，画完之后依次盖在画布上显示。
画布有两种，第一种是view的原始画布，是通过onDraw（Canvas canvas）函数传进来的，其中参数中的canvas就对应的是view的原始画布，控件的背景就是画在这个画布上的！
另一种是人造画布，通过saveLayer()、new Canvas(bitmap)这些方法来人为新建一个画布。尤其是saveLayer()，一旦调用saveLayer()新建一个画布以后，以后的所有draw函数所画的图像都是画在这个画布上的，只有当调用restore()、resoreToCount()函数以后，才会返回到原始画布上绘制。
Canvas:这个概念比较难理解，我们可以把Canvas理解成画板，Bitmap理解成透明画纸，而Layer则理解成图层；每一个draw函数都对应一个图层，在一个图形画完以后，就放在画纸上显示。而一张张透明的画纸则一层层地叠加在画板上显示出来。我们知道画板和画纸都是用夹子夹在一起的，所以当我们旋转画板时，所有画纸都会跟着旋转！当我们把整个画板裁小时，所以的画纸也都会变小了！
这一点非常重要，当我们利用saveLayer来生成多个画纸时，然后最上层的画纸调用canvas.rotate(30)是把画板给旋转了，所有的画纸也都被旋转30度！这一点非常注意
另外，如果最上层的画纸调用canvas.clipRect()将画板裁剪了，那么所有的画纸也都会被裁剪。唯一能够恢复的操作是调用canvas.revert()把上一次的动作给取消掉！
但在利用canvas绘图与画板不一样的是，画布的影响只体现在以后的操作上，以前画上去的图像已经显示在屏幕上是不会受到影响的。
这一点一定要理解出来，下面会用到。

三、save()、saveLayer()、saveLayerAlpha()中的用法

1、saveLayer的用法

saveLayer的声明如下：

public int saveLayer(RectF bounds, Paint paint, int saveFlags)
public int saveLayer(float left, float top, float right, float bottom,Paint paint, int saveFlags)

我们前面提到了saveLayer会新建一个画布(bitmap)，后续的所有操作都是在这个画布上进行的。下面我们来分别看下saveLayer使用中的注意事项

（1）、saveLayer后的所有动作都只对新建画布有效

我们先看个例子：

public class SaveLayerUseExample_3_1 extends View{
    private Paint mPaint;
    private Bitmap mBitmap;
    public SaveLayerUseExample_3_1(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED);
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),R.drawable.dog);;
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.drawBitmap(mBitmap,0,0,mPaint);

        int layerID = canvas.saveLayer(0,0,getWidth(),getHeight(),mPaint,Canvas.ALL_SAVE_FLAG);
        canvas.skew(1.732f,0);
        canvas.drawRect(0,0,150,160,mPaint);
        canvas.restoreToCount(layerID);
    }
}

效果图如下：

在onDraw中，我们先在view的原始画布上画上了小狗的图像，然后利用saveLayer新建了一个图层，然后利用canvas.skew将新建的图层水平斜切45度。所以之后画的矩形(0,0,150,160)就是斜切的。
而正是由于在新建画布后的各种操作都是针对新建画布来操作的，不会对以前的画布产生影响，从效果图中也明显可以看出，将画布水平斜切45度也只影响了saveLayer的新建画布，并没有对之前的原始画布产生影响。

（2）、通过Rect指定矩形大小就是新建的画布大小

在saveLayer的参数中，我们可以通过指定Rect对象或者指定四个点来来指定一个矩形，这个矩形的大小就是新建画布的大小，我们举例来看一下：

public class SaveLayerUseExample_3_1 extends View {
    private Paint mPaint;
    private Bitmap mBitmap;

    public SaveLayerUseExample_3_1(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED);
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.dog);
        ;
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.drawBitmap(mBitmap, 0, 0, mPaint);

        int layerID = canvas.saveLayer(0, 0, 100, 100, mPaint, Canvas.ALL_SAVE_FLAG);
        canvas.drawRect(0, 0, 500, 600, mPaint);
        canvas.restoreToCount(layerID);
    }
}

效果图如下：

在绘图时，我们先把小狗图片绘制在原始画布上的，然后新建一个大小为(0,0,100,100)大小的透明画布，然后再在这个画布上画一个(0, 0, 500, 600)的矩形。由于画布大小只有(0,0,100,100)，所以(0, 0, 500, 600)这个矩形并不能完全显示出来，也只能显示出来(0,0,100,100)画布大小的部分。
那有些同学会说了，nnd，为了避免画布太小而出现问题，我每次都新建一个屏幕大小的画布多好，这样虽然是不会出现问题，但你想过没有，屏幕大小的画布需要多少空间吗，按一个像素需要8bit存储空间算，1024*768的机器，所使用的bit数就是1024*768*8=6.2M！所以我们在使用saveLayer新建画布时，一定要选择适当的大小，不然你的APP很可能OOM哦。
注意，注意：在我的例子中都是直接新建全屏画布的，因为写例子比较方便！！！！但是我这只是示例，在现实使用中，一定要适量的创建画布的大小哦！

2、saveLayerAlpha的用法

saveLayerAlpha的声明如下：

public int saveLayerAlpha(RectF bounds, int alpha, int saveFlags)
public int saveLayerAlpha(float left, float top, float right, float bottom,int alpha, int saveFlags)

相比saveLayer，多一个alpha参数，用以指定新建画布透明度,取值范围为0-255，可以用16进制的oxAA表示；
这个函数的意义也是在调用的时候会新建一个bitmap画布，以后的各种绘图操作都作用在这个画布上，但这个画布是有透明度的，透明度就是通过alpha值指定的。
我们来看个示例

public class SaveLayerAlphaView extends View {
    private Paint mPaint;
    public SaveLayerAlphaView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        canvas.drawRect(100,100,300,300,mPaint);

        int layerID = canvas.saveLayerAlpha(0,0,600,600,0x88,Canvas.ALL_SAVE_FLAG);
        mPaint.setColor(Color.GREEN);
        canvas.drawRect(200,200,400,400,mPaint);
        canvas.restoreToCount(layerID);

    }
}

效果图如下：

在saveLayerAlpha以后，我们画了一个绿色的矩形，由于把saveLayerAlpha新建的矩形的透明度是0x88（136）大概是50%透明度，从效果图中也可以看出在新建图像与上一画布合成后，是具有透明度的。

好了，这篇文章就先到这里，下一篇详细给大家讲解有关参数中各个Flag的意义。

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