Shader渲染动画

一、概述

先看一下Shader类的介绍：

/**
 * Shader is the based class for objects that return horizontal spans of colors　during drawing. 
 * A subclass of Shader is installed in a Paint calling paint.setShader(shader). 
 * After that any object (other than a bitmap) that is drawn with that paint will get its color(s) from the shader.
 */

Shader起初是为Bitmap着色的，但其作用并不限于此，任何通过设置了Shader的Paint画出来的东西都会获得想要的颜色。换句话说，Paint是画笔，Shader就是颜料，Shader需要通过Paint才能起作用。设置Shader的过程就是调制颜料的过程，有了Shader的加持，Paint不再只是简单地画出“白纸黑字”，也能画出五彩缤纷的世界了。
那么，我们究竟有哪些种类的颜料和涂抹方式呢？

（１）Shader的子类

Shader有如下５个子类：

BitmapShader是图像渲染，LinearGradient是线性渲染，RadialGradient是放射渲染，SweepGradient是梯度渲染，ComposeShader是组合渲染。后面我们会简单介绍各个渲染的用法。

（２）Shader的渲染方式

每种渲染的构造方法都需要指定渲染方式Shader.TileMode，共有三种

    public enum TileMode {
        /**
         * 拉伸　replicate the edge color if the shader draws outside of its　original bounds
         */
        CLAMP   (0),
        /**
         * 重复　repeat the shader's image horizontally and vertically
         */
        REPEAT  (1),
        /**
         * 镜像　repeat the shader's image horizontally and vertically, alternating　mirror images so that adjacent images always seam
         */
        MIRROR  (2);
    }

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二、LinearGradient应用实战

下面以LinearGradient为例，介绍Shader的一般用法。先看构造函数：

LinearGradient(float x0, float y0, float x1, float y1, int colors[], float positions[],TileMode tile)

x0,y0:表示渐变的起点坐标
x1,y1:表示渐变的终点坐标
colors[]:传入多个颜色，产生更加丰富的渐变效果。
float[]:可以设置在不同的渲染阶段渲染不同的颜色
TileMode:和上面讲的完全一致，不赘述了。

一般用法如下：

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
      int[] mColors = {Color.RED,Color.GREEN,Color.BLUE,Color.YELLOW};　//从红色——绿色——蓝色——黄色线性过渡
      float[] loaction=new float[] {0.25F, 0.5F, 0.75F, 1.0F };　//指定过渡分割点
      LinearGradient linearGradient=new LinearGradient(0,0,1000,50,mColors,loaction,Shader.TileMode.REPEAT);
      paint.setShader(linearGradient);
      paint.setStyle(Paint.Style.FILL);
      paint.setStrokeWidth(10);
      canvas.drawRect(new RectF(10,10,1000,50),paint);
   }

效果如下：

通过上面的例子我们可以看到，Shader只是简单的静态渲染，本身不具有动画属性。然而实际开发中，我们习惯用动画的手法来不断改变渲染方式以达到动态渲染的效果。以下面效果图为例

核心代码：

    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        if (mViewWidth == 0) {
            mViewWidth = getMeasuredWidth();
            if (mViewWidth > 0) {
                mPaint = getPaint();
                //制作一个白色半透明——白色全透明——白色半透明线性渲染
                mLinearGradient = new LinearGradient(-mViewWidth, 0, 0, 0, new int[]{0x33ffffff, 0xffffffff, 0x33ffffff}, new float[]{0, 0.5f, 1}, TileMode.CLAMP);
                mPaint.setShader(mLinearGradient);
                mGradientMatrix = new Matrix();
            }
        }
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        //通过Matrix来不断改变shader位移并重绘，达到动画效果
        if (mAnimating && mGradientMatrix != null) {
            mTranslate += mViewWidth / 10;
            if (mTranslate > 2 * mViewWidth) {
                mTranslate = -mViewWidth;
            }
            mGradientMatrix.setTranslate(mTranslate, 0);
            mLinearGradient.setLocalMatrix(mGradientMatrix);
            postInvalidateDelayed(60);
        }
    }

Github源码：https://github.com/JiaxtHome/AnimDemo

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三、总结

通过上面LinearGradient的例子，我们知道了如何利用Shader来做动画效果，其他子类也是类似的：每一个Shader都有自己的一个Matrix，通过这个Matrix可以对Shader作平移、缩放等操作，采用动画的方式连续修改这个Matrix并重绘就可以实现一些特殊的动画。不同的Shader可以实现不同形式的效果，加上对Shader颜色透明度等变量的控制，可以实现的动画也是丰富多彩的。学习一个动效，不如学会一种方法，学会了方法，就可以开发更多自己的原创动效，而不仅仅是抄袭模仿别人的。下面列举一些其他Shader子类实现的动画效果：

（１）SweepGradient梯度渲染

效果图：

核心代码：

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        //将背景设置成白色
        canvas.drawColor(Color.WHITE);

        int mWidth = canvas.getWidth();
        //制作一个从透明到蓝色的SweepGradient梯度渲染
        if(mSweepGradient == null){
            mSweepGradient = new SweepGradient(mWidth / 2, mWidth / 2, new int[]{Color.TRANSPARENT, Color.parseColor("#530000ff")}, null);
        }

        //使用Matrix旋转
        mSweepGradient.setLocalMatrix(matrix);
        matrix.setRotate(degree, mWidth / 2, mWidth / 2);
        degree+=2;
        if (degree > 360) {
            degree = 0;
        }
        postInvalidate();
    }

（２）BitmapShader图像渲染

BitmapShader一般用于做圆角图像的静态渲染，如：

核心代码：

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        BitmapShader bitmapShader = new BitmapShader(bitmap, Shader.TileMode.REPEAT, Shader.TileMode.REPEAT);
        mPaint.setShader(bitmapShader);
        int min = Math.min(bitmapWidth, bitmapHeight);
        //画圆形图
        canvas.drawCircle(bitmapWidth / 2, bitmapHeight / 2, min / 2, mPaint);
    }

（３）RadialGradient放射渲染

RadialGradient适合做类似水波纹的辐射扩散效果：

核心代码：

    int radius = 5;
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        //禁用硬件加速
        setLayerType(LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
        canvas.drawColor(Color.parseColor("#FFC9C9C9"));
        //制定从白色透明到深灰色辐射状渲染
        RadialGradient radialGradient = new RadialGradient(mViewWidth / 2, mViewHeight / 2, radius, 0x00FFFFFF, 0xFFABABAB, Shader.TileMode.CLAMP);
        mPaint.setShader(radialGradient);
        canvas.drawCircle(mViewWidth / 2, mViewHeight / 2, radius, mPaint);
        radius += 3;
        if (radius > mViewWidth / 3 * 2) {
            radius = 5;
        }
        postInvalidate();
    }

（4）ComposeShader组合渲染

ComposeShader是组合渲染，顾名思义，它是任意两个其他渲染的叠加，叠加方式可以采用Xfermode或者PorterDuff.Mode。我们看一下它的构造方法：

ComposeShader(Shader shaderA, Shader shaderB, Xfermode mode)
ComposeShader(Shader shaderA, Shader shaderB, PorterDuff.Mode mode)

对于ComposeShader而言，不管是采用哪种混合模式都应慎用，达到的效果不太好控制，这里不再举例。