春節找點樂子來寫個煙花動效吧

作者：Eason 2022-01-26 18:46:46

2022虎年大吉，預祝各位小伙伴們新年快樂，這篇文章教大家如何在 Canvas 中實現高性能的煙花粒子特效。

2022虎年大吉，預祝各位小伙伴們新年快樂，這篇文章教大家如何在 Canvas 中實現高性能的煙花粒子特效，通過使用 Canvas + BitmapShader + GestureDetector技術棧，實現趣味 2D 春節煙花特效頁面，采用 velocity 和 acceleration 展示模型速度變化及PVector 2D簡單動畫效果等，每點擊一下屏幕會產生一枚煙花，煙花飛到最上空會炸裂成60~100個碎片，同屏可能有上千個粒子在不停更新它的位置，希望給大家帶來一些好玩有趣的東西!

作品演示

代碼分析

首先看看項目結構

└─fireworks
     ColorfullView.java -自定義的view
     Firework.java -對煙花建立模型
     MainActivity.java
     Particle.java -粒子
     PContext.java -工具類
     PVector.java  -向量類

XML代碼

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.constraint.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:background="#ffffff"
    tools:context="com.example.MainActivity">

    <RelativeLayout
        android:layout_width="200dp"
        android:layout_height="200dp"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent">

        <ImageView
            android:id="@+id/iv_text"
            android:layout_width="130dp"
            android:layout_height="130dp"
            android:layout_centerInParent="true"
            android:background="#EE4D1E" />

        <TextView
            android:id="@+id/text"
            android:layout_width="200dp"
            android:layout_height="200dp"
            android:gravity="center"
            android:text="福"
            android:textSize="120sp" />
    </RelativeLayout>

    <com.example.ColorfullView
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

</android.support.constraint.ConstraintLayout>

Java代碼

自定義 ColorfullView 中使用 GestureDetector 處理用戶輸入，每點擊一次在當前位置創建一枚煙花

   mGesture = new GestureDetectorCompat(getContext(), new GestureDetector.SimpleOnGestureListener() {
            @Override
            public boolean onDown(MotionEvent e) {
                fireworks.add(new Firework(e.getX(), e.getY()));
                ViewCompat.postInvalidateOnAnimation(ColorfullView.this);
                return true;
            }
        });

FireWork類包含兩個屬性，分別包含了炸開前 “種子” 的信息，和炸開后所發散的粒子，由于爆炸后的每個粒子也有對應的位置和速度信息，因此把這些粒子又當成 “種子” 來歸屬到一束煙花里，這些粒子信息都統一被封裝成 Particle 這個Bean類;

    ArrayList<Particle> particles;    // 炸開后的粒子
    Particle firework;                // 炸開前的粒子

Particle類具有隨機的顏色、大小、速度以接近真實，同時設定了煙花種子的初始位置坐標和半徑等信息，每個煙花種子發散出來的粒子位置會根據種子最終爆炸位置進行確定

class Particle {
    PVector location;
    PVector velocity;
    PVector acceleration;
    float radius;
    
    //煙花種子
    Particle(float x, float y, float hue) {
        this.hu = hue;
        acceleration = new PVector(0, 0);
        velocity = new PVector(0, PContext.random(-20, -10));
        location = new PVector(x, y);
        seed = true;
        life = PContext.random(350.0f, 555.0f);
        this.radius = PContext.random(10, 20);
    }
    
    //煙花粒子
    Particle(PVector loc, float hue) {
        this.hu = hue;
        acceleration = new PVector(0, 0);
        velocity = PVector.random2D();
        velocity.mult(PContext.random(4, 8));
        location = loc.get();
        life = PContext.random(350.0f, 555.0f);
        this.radius = PContext.random(10, 20);
    }

每繪制一幀會調用FireWork的run方法，該方法中會在 view 的 onDraw 回調中去不斷調用當前粒子的update和display方法;update方法用于更新每個粒子的速度、加速度和位置坐標，display方法用于根據粒子位置進行繪制;

    void run(Canvas canvas, Paint paint) {
        if (firework != null) {//炸裂前
            firework.applyForce(gravity);
            firework.update();
            firework.display(canvas, paint);

            if (firework.explode()) {
                int fragments = (int) random(60, 100);//碎片個數
                for (int i = 0; i < fragments; i++) {
                    particles.add(new Particle(firework.location, hu));
                }
                firework = null;
                firstExplode = true;
            }
        } else {//炸裂后
            if (firstExplode) {//屏幕一閃
                firstExplode = false;
                canvas.drawColor(Color.HSVToColor(new float[]{hu, 0.6f, 0.6f}));
            }

            for (int i = particles.size() - 1; i >= 0; i--) {
                Particle p = particles.get(i);
                p.applyForce(gravity);
                p.update();
                p.display(canvas, paint);
                if (p.isDead()) {
                    particles.remove(i);
                }
            }
        }
    }

性能優化

這時候功能基本實現了，剩下的就是將每一個煙花繪制在canvas上，通常我們會這樣寫

   @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
        for (int i = fireworks.size() - 1; i >= 0; i--) {
            Firework f = fireworks.get(i);
            f.run(canvas, mParticlePaint);
            if (f.done()) {
                fireworks.remove(i);
            }
        }
        //canvas.drawBitmap(canvasBitmap,0, 0, mBitmapPaint);
        if (!fireworks.isEmpty()) {
            ViewCompat.postInvalidateOnAnimation(this);
        }
    }

然而你會發現性能很糟糕,幀數隨著粒子數的增加直線下降直到個位數，優化如下:

  @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        if (canvasBitmap == null || canvasBitmap.isRecycled()) {
            canvasBitmap = Bitmap.createBitmap(getWidth(), getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888);
            bitmapCanvas = new Canvas(canvasBitmap);
            mBitmapShader = new BitmapShader(canvasBitmap, Shader.TileMode.CLAMP, Shader.TileMode.CLAMP);
            mBitmapPaint.setShader(mBitmapShader);
            mBitmapPaint.setDither(false);
        }
        bitmapCanvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
        for (int i = fireworks.size() - 1; i >= 0; i--) {
            Firework f = fireworks.get(i);
            f.run(bitmapCanvas, mParticlePaint);
            if (f.done()) {
                fireworks.remove(i);
            }
        }
        canvas.drawPaint(mBitmapPaint);
        if (!fireworks.isEmpty()) {
            ViewCompat.postInvalidateOnAnimation(this);
        }
    }

寫在最后

到這里整個煙花動效就完成了，由于篇幅有限，確實無法將每一個細節講解詳細，在這里提前給各位拜年了!祝大家工作順利，身體健康，全家和和美美，萬事如意!

責任編輯：姜華來源：程序員巴士

Canvas 煙花粒子特效