RE：从零开始的车载Android HMI（四） - 收音机刻度尺

最近比较忙，研究复杂的东西需要大量集中的时间，但是又抽不出来，就写点简单的东西吧。车载应用开发中有一个几乎避不开的自定义View，就是收音机的刻度条。本篇文章我们来研究如何绘制一个收音机的刻度尺。

本系列文章的目的是在讲解自定义View是如何实现的，阅读时，注意一些通用效果的实现方式，而不要仅仅局限于如何实现本文中提到的刻度尺。

本文涉及的的知识点如下：

1. 自定义View时的一些常识，例如：如何处理 layout_height 、 layout_width ；
2. 刻度的绘制；
3. OverScroller介绍，以及如何实现惯性滑动；
4. 滑动位置修正，实现刻度吸附效果。

实现思路

写一个 Android 收音机 UI 上的刻度尺 View 的基本思路如下：

• 第一步，创建一个自定义 View 类，继承自 View 并根据需要重写构造方法和onMeasure、onLayout、onDraw 方法。
• 第二步，在 onDraw 方法中使用 Canvas 和 Paint 对象来绘制刻度尺的各个部分，包括刻度线，刻度值，指示器等。
• 第三步，使用 scrollBy 或者 scrollTo 方法来实现刻度尺的滑动效果，并使用 Scroller 或者 OverScroller 对象来实现惯性滑动效果。
• 第四步，在自定义 View 类中定义一些接口或者回调方法，用于与外部进行通信和交互。

下面我们来一一实现。

实现过程

定义View的宽、高

定义View的宽、高就是重写onMeasure方法。还记得View测量模式的含义吗？没关系，我们简单回忆一下即可。

• MeasureSpec.EXACTLY（精确模式）

当我们在xml中将为layout_height或layout_width设定为match_parent或者具体的值时，在onMeasure时对应的测量模式就会是EXACTLY，表示当前View的高度或宽度值是已经确定好的。

所以，在EXACTLY时我们一般不会修改系统测量出的值，直接将其用作当前View的高度或宽度。

• MeasureSpec.AT_MOST（至多模式）

当我们在xml中将为layout_height或layout_width设定为wrap_content时，在onMeasure时对应的测量模式就会是AT_MOST，表示系统并不知道当前View的高度和宽度，但是有一个确定范围值，只要不超过系统给出值，都可以。

所以，在EXACTLY时我们需要计算出当前View需要的高度和宽度（也就是View默认宽高）。大于、等于系统的测量值时，使用系统的测量值；小于系统的测量值时，使用我们自己的。

• MeasureSpec.UNSPECIFIED（不限制模式）

当自定义View的父布局时ScrollView一类，可以跟随子View大小改变自身大小的View时，在onMeasure时对应的测量模式就会是UNSPECIFIED。处理方式不定，一般也可以直接采用系统的测量值。

在本例中，我们只计算View的高度，宽度使用系统测量好的即可。

override fun onMeasure(widthMeasureSpec: Int, heightMeasureSpec: Int) {
    setMeasuredDimension(
        MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec),
        measureHeight(heightMeasureSpec)
    )
}

private fun measureHeight(heightMeasureSpec: Int): Int {
    val heightMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec)
    val heightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec)
    var height = 0
    when (heightMode) {
        // MeasureSpec.EXACTLY 为match_parent或者具体的值
        MeasureSpec.EXACTLY -> {
            height = heightSize
        }
        // MeasureSpec.AT_MOST 为wrap_content
        MeasureSpec.AT_MOST -> {
            // 高度 = 刻度尺长刻度的高度 + 上边距 + 下边距
            height = longScaleHeight.coerceAtLeast(pointHeight) + paddingTop + paddingBottom
            // 如果高度大于父容器给的高度,则取父容器给的高度
            height = height.coerceAtMost(heightSize)
        }
        // MeasureSpec.UNSPECIFIED 父容器对于子容器没有任何限制,子容器想要多大就多大,多出现于ScrollView
        MeasureSpec.UNSPECIFIED -> {
            height = heightSize
        }
    }
    return height
}

为了支持xml中的padding属性，在计量高度时还需要加上paddingTop、paddingBottom。然后，在onSizeChanged方法中我们会得到View的最终宽、高，并据此计算出刻度条长指针、短指针的高度。

override fun onSizeChanged(w: Int, h: Int, oldw: Int, oldh: Int) {
    super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh)
    viewWidth = w
    viewHeight = h
    initParams()
}

private fun initParams() {
    // 长刻度的高度 = 控件高度 - 上边距 - 下边距
    longScaleHeight = height - paddingTop - paddingBottom
    // 短刻度的高度 = 长刻度的高度 - 15dp
    shortScaleHeight = longScaleHeight - 15.dp
}

到此，我们定义的View已经可以正确处理xml中的layout_height和layout_width属性了。接下来我们开始绘制刻度条。

绘制刻度

绘制刻度原理并不复杂，思路如下：

• 使用刻度尺的最大值 - 最小值，得到总的刻度数
• 循环总刻度数，使用drawLine绘制出线条
• 绘制出收音机刻度尺中间的游标

override fun onDraw(canvas: Canvas?) {
    super.onDraw(canvas)
    for (i in 0..scaleCount) {
        // 点从下往上绘制

        // 刻度起始的x坐标  = 刻度间隔 * i + 左边距
        val x1 = scaleSpace * i
        // 刻度起始的y坐标 = 上边距
        val y1 = height - paddingBottom
        // 刻度终点的x坐标 = 刻度起始的x坐标
        val x2 = x1
        // 刻度终点的y坐标 = 控件高度 - 下边距 - 刻度高度
        val y2 = height - paddingBottom - (if (i % 10 == 0) longScaleHeight else shortScaleHeight)
        // 绘制表尺刻度
        canvas?.drawLine(
            x1.toFloat(), y1.toFloat(),
            x2.toFloat(), y2.toFloat(),
            linePaint
        )
        drawCenterLine(canvas)
    }
}

private fun drawCenterLine(canvas: Canvas?) {
    // 表尺中心点的x坐标 +滚动的距离是为了让中心点始终在屏幕中间
    val centerPointX = viewWidth / 2 + scrollX
    // 中间刻度的起始y坐标 = 上边距 - 5dp（加长5dp）
    val centerStartPointY = paddingTop - 5.dp
    // 中间刻度的终点y坐标 = 控件高度 - 下边距 + 5dp（加长5dp）
    val centerEndPointY = viewHeight - paddingBottom + 5.dp
    canvas?.drawLine(
        centerPointX.toFloat(), centerStartPointY.toFloat(),
        centerPointX.toFloat(), centerEndPointY.toFloat(),
        pointPaint
    )
}

完成上述步骤我们就可以看到下面的效果。

这一步，我们绘制出了刻度尺的刻度和游标，已经可以看到刻度尺基本的雏形了。接下来，我们继续实现刻度尺的滑动。

触摸滑动

常规实现触摸滑动的方式之一是重写OnTouchEvent方法，根据触摸移动时的坐标判断是否处于滑动状态。本例中，我们使用手势识别类 - GestureDetector。

GestureDetector是一个用于检测用户在屏幕上的手势操作的类，它可以识别一些基本的手势，如按下、抬起、滑动、长按、轻击、快速滑动等。

它的使用方法是创建一个GestureDetector实例，并传入一个GestureDetector.OnGestureListener接口，该接口定义了一些方法，用于处理不同的手势事件。在需要检测手势的View或Activity中，将触摸事件传递给GestureDetector的onTouchEvent方法，从而让GestureDetector响应触摸事件并调用相应的监听器方法。

    private val gestureDetector by lazy { GestureDetector(context, touchGestureListener) }

    private val touchGestureListener = object : GestureDetector.SimpleOnGestureListener() {

        override fun onDown(e: MotionEvent): Boolean {
            return true
        }

        override fun onScroll(
            e1: MotionEvent,
            e2: MotionEvent,
            distanceX: Float,
            distanceY: Float
        ): Boolean {
            // 当监听到滑动事件时，滚动到指定位置
            scrollBy(distanceX.toInt(), 0)
            return true
        }

    }

    override fun onTouchEvent(event: MotionEvent?): Boolean {
        // 
        return gestureDetector.onTouchEvent(event!!)
    }

上面的代码中，当GestureDetector监听到触摸手势为滑动onScroll时，调用View.scrollBy()方法，将当前View的内容移动对应的滑动距离。onScroll 的回调值 distanceX 就是手指在x轴（水平）上滑动的距离。

这里注意scrollBy和scrollTo的区别和特点：

• scrollBy是在当前的位置基础上，相对滑动一定的距离，而scrollTo是直接滑动到指定的绝对位置。
• scrollBy实际上是调用了scrollTo方法，它的参数是滑动的增量，而scrollTo的参数是滑动的目标位置。
• scrollBy和scrollTo都是移动View的内容，而不是View本身。对于一个ViewGroup，它的内容是它的所有子View；对于一个TextView，它的内容是它的文本。

这一步中，我们实现了触摸滑动。但是当停止滑动时，刻度尺会立即停下，用户体验比较差，所以还需进一步实现惯性滑动。

惯性滑动

惯性滑动是一种在用户在屏幕上滑动页面后，页面不会马上停下，而是继续保持一定时间的滚动效果的手势操作。它可以提高用户的交互体验，让页面的滚动更加平滑和自然。

Android中的OverScroller是一个用于实现View平滑滚动的辅助类，它可以根据用户的手势操作或者指定的参数来计算出每一时刻View的位置和速度，并提供了一些方法来控制滚动的开始、结束、中断等状态。

OverScroller.fling()方法可以实现，从指定位置滑动一段位置然后停下。滑动效果只与离手速度以及滑动边界有关，不能设置惯性滑动距离、时间和插值器。

private val touchGestureListener = object : GestureDetector.SimpleOnGestureListener() {

    // ...

override fun onFling(
    e1: MotionEvent,
    e2: MotionEvent,
    velocityX: Float,
    velocityY: Float
    ): Boolean {
    // 启动滚动器，设置滚动的起始位置，速度，范围和回弹距离
    scroller.fling(
        scrollX, 0,
        -velocityX.toInt() / 2, 0,
        -viewWidth / 2, (scaleCount - 1) * scaleSpace - viewWidth / 2,
        0, 0,
        viewWidth / 4, 0
    )
    invalidate()
    return true
    }
}

fling方法参数的含义如下：

• startX, startY：表示滑动的起始位置的x和y坐标。
• velocityX, velocityY：表示滑动的初始速度的x和y分量，单位是像素/秒。
• minX, maxX, minY, maxY：表示滑动的边界范围，如果滑动超过这个范围，就会触发OverScroll效果。
• overX, overY：表示OverScroll的最大距离，即滑动超过边界后，还能继续滑动的距离

computeScroll()是一个用于控制View的滑动效果的方法，它会在View的draw()方法中被调用，用于计算View在每一时刻的位置和状态。

    override fun computeScroll() {
        super.computeScroll()
        // 如果滚动器正在滚动，更新滚动的位置，并根据需要修正位置
        if (scroller.computeScrollOffset()) {
            scrollTo(scroller.currX, scroller.currY)
            invalidate()
        }
    }

OverScroller不仅可以实现惯性滑动，还可以实现以下几种滚动效果：

• startScroll：从指定位置滚动一段指定的距离然后停下，滚动效果与设置的滚动距离、滚动时间、插值器有关，跟离手速度没有关系。一般用于控制View滚动到指定的位置。
• springBack：从指定位置回弹到指定位置，一般用于实现拖拽后的回弹效果，不能指定回弹时间和插值器。

好了，惯性滑动实现了，但是当前的刻度尺还有很多瑕疵，例如：滑动时会越界，滑动停止后可能停在两个刻度之间，接下来我们还需要进一步修正这些瑕疵。

限定滑动范围

首先，我们需要限定滑动的范围，保证滑动时不能越界。

重写View的scrollTo方法，在这里我们可以监听View每次的滑动坐标，当滑动坐标越界时，及时修正滑动坐标，就可以防止越界。

// 滚动方法
override fun scrollTo(x: Int, y: Int) {
    Log.e("TAG", "scrollTo: ")
    // 限制滚动的范围，避免越界
    var x = x
    // 当x坐标小于可视区域的一半时，设置x坐标为可视区域的一半
    if (x < -viewWidth / 2) {
        x = -viewWidth / 2
    }
    // 当x坐标大于最大滚动距离时，设置x坐标为最大滚动距离
    if (x > (scaleCount) * scaleSpace - viewWidth / 2) {
        x = (scaleCount) * scaleSpace - viewWidth / 2
    }
    // 调用父类的滚动方法
    super.scrollTo(x, y)
    // 保存当前选中的值 和x坐标
    currentValue = (x + viewWidth / 2) / scaleSpace + scaleMinValue
    currentX = x
    // 触发重绘，更新视图
    invalidate()
}

在scrollTo中我们计算出了当前的实际刻度值，这里保存好备用。

位置修正

在computeScroll()中判断滚动事件是否已经结束，如果结束，就开始修正滑动坐标。

override fun computeScroll() {
    // 如果滚动器正在滚动，更新滚动的位置，并根据需要修正位置
    if (scroller.computeScrollOffset()) {
        scrollTo(scroller.currX, scroller.currY)

        if (scroller.isFinished) {
            correctPosition()
        }

        invalidate()
    }
}

修正坐标基本思路是，首先计算出当前刻度数值对应的x坐标，因为刻度值在计算时已经取整了，所以一定是不等于当前的实际x坐标，两者的差值就是偏移量。当偏移量大于刻度间距的一半时，向前滑动，否则向后滑动。

// 修正位置,计算当前选中值距离最近的刻度的偏移量，并根据偏移量进行平滑滚动到正确的位置
private fun correctPosition() {
    // 刻度值对应的x坐标
    val scaleX: Int = (currentValue - scaleMinValue) * scaleSpace - viewWidth / 2
    // 偏移值 = 刻度值对应的x坐标-当前x坐标 的绝对值
    val offset = (scaleX - currentX).absoluteValue
    if (offset == 0) {
        return
    }
    // 大于间距
    if (offset > scaleSpace / 2) {
        smoothScrollBy(scaleSpace - offset)
    } else {
        smoothScrollBy(-offset)
    }
}

// 平滑滚动方法
private fun smoothScrollBy(dx: Int) {
    // 启动滚动器，设置滚动的起始位置，距离，时间和插值器
    scroller.startScroll(scrollX, 0, dx, 0, 200)
    invalidate()
}

由于computeScroll()只有在滑动时才会有回调，所以还需要在手指抬起时修正一次位置，防止遗漏拖动事件。

override fun onTouchEvent(event: MotionEvent?): Boolean {
    // 当手指抬起时，校准位置
    if (event?.action == MotionEvent.ACTION_UP || event?.action == MotionEvent.ACTION_CANCEL) {
        correctPosition()
        // 将刻度值通过回调传出去.
    }
    return gestureDetector.onTouchEvent(event!!)
}

通过，以上这几步我们就完成了一个收音机刻度，最后我们进行收尾。

收尾

刻度尺需要支持外部传入数据，并移动相应的位置，所以暴露一个setCurrentValue方法，然后重写onLayout方法，在其中计算出刻度值的滑动坐标，使用scrollTo滑动到对应的x坐标即可。

// 注意，由于会主动调用requestLayout(),所以不能复写kotlin的set方法。
fun setCurrentValue(value: Int) {
    // 限制值的范围，避免越界
    var value = value
    if (value < scaleMinValue) {
        value = scaleMinValue
    }
    if (value > scaleMaxValue) {
        value = scaleMaxValue
    }
    currentValue = value
    // 更新当前选中值，并重新布局
    requestLayout()
}

override fun onLayout(changed: Boolean, left: Int, top: Int, right: Int, bottom: Int) {
    super.onLayout(changed, left, top, right, bottom)
    // 根据当前选中值计算滚动的距离 = (当前选中值 - 最小值) * 刻度间隔 - 控件宽度的一半
    val scrollX: Int = (currentValue - scaleMinValue) * scaleSpace - viewWidth / 2
    scrollTo(scrollX, 0)
}

使用一段测试代码，就可以实现收音机搜台效果了。

val handler = Handler(Looper.getMainLooper())

for (i in 0..155) {
    handler.postDelayed({
        findViewById<ScaleView>(R.id.scaleView).setCurrentValue(i)
    }, 150 * i.toLong())
}

总结

本文介绍了如何编写一个刻度尺View，不过本文的例子不要直接使用在你的项目中，以我个人经验而言，收音机刻度尺变化较多，互联网上很少有View能不做修改直接运用在项目中的，所以更应该关注实现的原理，方便我们在需要时进行修改和定义。

源码地址：https://github.com/linxu-link/FuckView

好，以上就是本文的所有内容，感谢你的阅读，希望对你有所帮助。