[BOT]自己动手实现android 饼状图，PieGraphView，附源码解析
本文要介绍的是一个参照手机支付宝app里面记账本功能里的“饼状图”实现的控件。通常app中可能的数据展示控件有柱状图，折线图，饼状图等，如果需要一个包含多种View控件的库，那么 MPAndroidChart 是不错的选择，如果只是需要一个简单的独立的饼状图控件，希望PieGraphView满足你的要求。
控件介绍
效果图如下：
目前实现的饼状图的效果如下所示，和支付宝app记账本中的功能基本一样：
控件功能：
- 展示的数据
可以展示多组数据（ItemGroup），每次展示一组数据，一组数据对应形成一个圆环。一组数据由多个Item组成，对应圆环中的扇形。
public static class ItemGroup {
public String id;
public Item[] items;
}
public static class Item {
public double value;
public int color;
public String id;
}
-
圆环
一个ItemGroup最终显示为一个圆环。它的中的items是包含的数据项。这些数据项根据其value占总数据的比例对应不同的扇形角度。ItemGroup的所有Item依次绘制，形成360°。 -
起始角度和旋转
所有角度值是X正轴开始顺时针增加。圆环有一个开始角度使用字段mStartAngle表示，所有扇形的绘制是从mStartAngle开始的，它是0-360度的数值，例如可以设置为90让绘制从正下方开始等。圆环可以旋转，旋转是针对mStartAngle而言的。 -
选中并高亮Item
点击可以选择一个扇形，选中的扇形作为“当前项”，使用字段int mCurrentItem记录它的索引。选择一个扇形后，它会旋转其中间角度到mStartAngle的角度，然后对应扇形执行“grow”动画进行高亮突出。 -
切换ItemGroup
点击圆环内部可以切换显示不同的ItemGroup。切换会有一个动画，先是顺时针从mStartAngle绘制整个圆环。之后在自动选中最后一个Item。
实现过程
圆环的基本绘制
圆环的绘制实际就是通过先后绘制两个半径不同的圆实现，圆就是360度的扇形，canvas.drawArc提供了这个功能：
public void drawArc(@NonNull RectF oval, float startAngle, float sweepAngle, boolean useCenter,
@NonNull Paint paint)
需要先绘制有颜色的外圆对应的各个扇形，之后再“覆盖”绘制内圆对应的各个扇形。
绘制圆环的时候需要考虑开始角度mStartAngle和当前的旋转mRotation。这里设计了一个方法drawPieFromEnd用来在(start, end)的角度范围内绘制“被显示”的那些扇形。这里的角度是扇形数组的形成的0-360的连续角度范围。
为了绘制的简单，方法选择从最后一个扇形开始绘制，相当于从end绘制到start，这样的好处是不用去计算实际上start对应的是哪个扇形了，而根据传递的角度范围，当下一个绘制的扇形的起始角度大于start时，结束绘制：
/**
* 从尾部开始绘制圆环，只绘制endAngle到startAngle之间的，不一定绘制所有圆环。
*
* @param canvas
* @param startAngle
* @param endAngle
*/
private void drawPieFromEnd(Canvas canvas, float startAngle, float endAngle) {
if (angles == null) return;
for (int i = angles.length - 1; i >= 0; i--) {
float itemAngle = angles[i] + 0.5f;
float sweepStart = endAngle - itemAngle;
mPaintOuter.setColor(colors[i]);
float radius = mSmallOval.width() / 2f + mRingWidth / 2f;
if (sweepStart >= startAngle) {
canvas.drawArc(mBigOval, sweepStart, itemAngle, true, mPaintOuter);
int middleAngle = (int) (sweepStart + itemAngle / 2);
calcAngleMiddleInRing(middleAngle, radius, mItemCenter);
drawItemCenterIcon(canvas, middleAngle, colors[i], mItemCenter);
} else {
itemAngle = endAngle - startAngle;
int middleAngle = (int) (startAngle + itemAngle / 2);
canvas.drawArc(mBigOval, startAngle, itemAngle, true, mPaintOuter);
calcAngleMiddleInRing(middleAngle, radius, mItemCenter);
drawItemCenterIcon(canvas, middleAngle , colors[i], mItemCenter);
break;
}
endAngle -= itemAngle;
}
}
动画
当前控件交互过程中总共有三个动画：
- showOut
每个ItemGroup显示时执行切换动画。 - rotate
旋转动画，被选中的Item会旋转其中心角度到mStartAngle。 - grow
被选中的扇形旋转结束后，或者再次点击当前已选扇形，就对它执行一次grow动画，使得扇形高亮突出。
所有动画通过Animation实现，这里只是使用Animation完成动画时间和进度的控制。
重写applyTransformation方法来记录当前动画的进度progress，然后invalidate通知onDraw的执行。
开始动画执行时将当前动画模式字段int mAnimMode设置为不同的ANIM_MODE_xxx常量，然后onDraw中会根据当前的mAnimMode值，选择对应动画的绘制方法去执行。
代码结构如下：
public class PieGraphView extends View {
private static final int ANIM_MODE_NONE = 0;
private static final int ANIM_MODE_ROTATE = 1;
...
private void initAnims() {
mAnimRotate = new Animation() {
@Override
protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) {
mRotateAnimProgress = interpolatedTime;
// 旋转操作可以通过改变开始绘制的角度，也可以旋转整个View
// 设置旋转角度后会使得可点击区域不再是沿着水平/竖直方向的正方形，所以不采用
invalidate();
if (interpolatedTime >= 1.0f) {
cancel();
// mAnimMode = ANIM_MODE_NONE;
setRotation(mRotation + mRotateDelta);
mRotateDelta = 0;
post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
growItem(mCurrentItem);
}
});
}
}
};
...
}
...
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
switch (mAnimMode) {
case ANIM_MODE_ROTATE:
drawRotatedPie(canvas);
canvas.drawArc(mSmallOval, 0, 360, true, mPaintInner);
break;
case ANIM_MODE_SHOW_OUT:
...
}
private void runAnimRotate() {
mAnimMode = ANIM_MODE_ROTATE;
clearAnimation();
mAnimRotate.cancel();
startAnimation(mAnimRotate);
}
}
initAnims()方法中对动画进行初始化。执行runAnimRotate()来开启动画。onDraw方法中根据动画模式选择执行不同的绘制方法。
三个动画都是这样的设计思路。
旋转
mStartAngle和mRotation两个字段的值决定了绘制圆环的起始角度。这里旋转的方式不能是执行View.setRotation()方法，因为会旋转整个View的区域——View的坐标跟着旋转！！！使得之后点击事件的处理会比较麻烦。
旋转每次只需要计算“要旋转到的目标角度”和“当前已旋转的角度”的差值int mRotateDelta，然后执行旋转动画，不断修改mRotation值执行onDraw即可：
/**
* 让整个圆旋转到targetDegree的角度，旋转是相对mStartAngle开始绘制的圆而言
*
* @param targetDegree 应该介于0-360，是从第一个扇形片段作为0度算出来的角度，不是从X正轴开始的角度
* @param smartRotate 是否抄近路旋转？
*/
private void rotateToDegree(float targetDegree, boolean smartRotate) {
// 使得 targetDegree 介于0-360
targetDegree = (targetDegree + 360) % 360;
int targetRotate = (int) -targetDegree;
mRotateDelta = targetRotate - mRotation;
mRotateDelta = mRotateDelta % 360;
if (smartRotate) {
// 将旋转控制在180度内
if (mRotateDelta > 180) {
mRotateDelta = mRotateDelta - 360;
} else if (mRotateDelta < -180) {
mRotateDelta = 360 + mRotateDelta;
}
}
runAnimRotate();
}
上面旋转角度控制在(-360, 360)，和扇形相关的角度控制在（0, 360）。
突出显示扇形
选择的扇形记录其对应Item的索引int mCurrentItem，只有在没有任何动画执行时，或者是正在执行grow动画时才会对当前选择的扇形进行突出显示。
绘制的思路是改变要突出的扇形角度对应的扇形的外圆、内圆的区域大小（drawArc中的oval参数），也就是修改drawArc方法需要的椭圆的矩形区域：
private void drawGrownPie(Canvas canvas) {
if (angles == null) return;
final float rotatedStart = this.mStartAngle + mRotation;
float rotatedEnd = rotatedStart + 360f;
float currentItemStart = 0f, currentItemSweep = 360f;
for (int i = angles.length - 1; i >= 0; i--) {
float itemAngle = angles[i] + 0.5f;
float sweepStart = rotatedEnd - itemAngle;
float sweep = itemAngle;
mPaintOuter.setColor(colors[i]);
RectF oval = mBigOval;
if (sweepStart < rotatedStart) {
sweepStart = rotatedStart;
sweep = rotatedEnd - rotatedStart;
}
if (mGrownItem == i) {
sweepStart += mGrownPieGap;
sweep -= 2 * mGrownPieGap;
float padding = mGrownWidth * (1f - mGrowProgress);
mGrownOval.set(mCanvasRect);
mGrownOval.inset(padding, padding);
oval = mGrownOval;
currentItemStart = sweepStart;
currentItemSweep = sweep;
}
// 绘制扇形圆环
canvas.drawArc(oval, sweepStart, sweep, true, mPaintOuter);
// 绘制圆环上扇形的中心“点”
int middleAngle = (int) (sweepStart + sweep / 2);
float radius = (mSmallOval.width() + mRingWidth) / 2f;
if (mGrownItem == i && mGrowMode == GROW_MODE_MOVE_OUT) {
radius += mGrowProgress * mGrownWidth;
}
calcAngleMiddleInRing(middleAngle, radius, mItemCenter);
drawItemCenterIcon(canvas, middleAngle, colors[i], mItemCenter);
if (sweepStart < rotatedStart) break;
rotatedEnd -= itemAngle;
}
// 绘制内圆，分当前扇形和非当前扇形两部分
mGrownOval.set(mSmallOval);
float grownRadius = mGrownWidth * mGrowProgress;
float otherStart = currentItemStart + currentItemSweep;
float otherSweep = 360f - currentItemSweep;
if (mGrowMode == GROW_MODE_MOVE_OUT) {
// 小圆转一圈，消掉可能的缝隙
otherStart = 0f;
otherSweep = 360f;
mGrownOval.inset(-grownRadius, -grownRadius);
} else if (mGrowMode == GROW_MODE_BOLD) {
mGrownOval.inset(grownRadius, grownRadius);
// 小圆转一圈，消掉可能的缝隙
currentItemStart = 0f;
currentItemSweep = 360f;
}
canvas.drawArc(mGrownOval, currentItemStart, currentItemSweep, true, mPaintInner);
canvas.drawArc(mSmallOval, otherStart, otherSweep, true, mPaintInner);
}
上面绘制的顺序是：
- 绘制所有扇形的外圆扇形，当前项的半径会不同。
- 绘制对应当前扇形角度的内圆的扇形。
- 绘制除去当前扇形角度的其余角度的内圆的扇形。
grow动画又分为加粗（GROW_MODE_BOLD）和向外移动（GROW_MODE_MOVE_OUT）两个动画，不同动画时内圆扇形的半径不同，上面因为float值得原因扇形可能会有缝隙，为了消除这个缝隙，最终在绘制的时候会让“当前扇形的绘制”或者“剩余圆环部分”的绘制直接是绘制360度，因为最终的扇形的确存在包含关系。
点击事件
重写onTouchEvent方法，根据ACTION_DOWN时的(x, y)来确定点击区域是发生在圆环内部、圆环上、还是圆环外。之后会执行不同的处理。
@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN && mAnimMode == ANIM_MODE_NONE) {
int item = calcClickItem(event.getX(), event.getY());
if (item >= 0 && item < angles.length) {
setCurrentItem(item, true);
}
return true;
}
return super.onTouchEvent(event);
}
只有在动画未执行时处理点击事件。这里只是简单的监听手指按下的动作，如果为了“更自然”的监听，可以在ACTION_UP中根据前后的坐标变动来选择是否判定为对饼状图的有效点击。也可以结合OnClickListener处理“click”事件。总之，关键是获得点击的(x, y)坐标。
方法calcClickItem完成了点击事件的不同处理：如果点击发生在内圆就切换显示的ItemGroup，点击发生在圆环外不处理。点击圆环上某个扇形后，就设置扇形对应的Item为“当前项”，对应扇形会被旋转到mStartAngle的位置，旋转后执行grow动画进行突出显示。
private int calcClickItem(float x, float y) {
if (angles == null) return -1;
final float outerRadius = mBigOval.width() / 2;
final float innerRadius = mSmallOval.width() / 2;
float centerX = mBigOval.centerX();
float centerY = mBigOval.centerY();
double clickRadius = Math.sqrt((x - centerX) * (x - centerX) + (y - centerY) * (y - centerY));
if (clickRadius < innerRadius) {
// 点击发生在小圆内部，也就是点击到标题区域
onTitleRegionClicked();
return -1;
} else if (clickRadius > outerRadius) {
// 点击发生在大圆环外
return -2;
}
// 计算点击的坐标(x, y)和圆中心点形成的角度，角度从0-360，顺时针增加
int clickedDegree = GeomTool.calcAngle(x, y, centerX, centerY);
// 计算出来的clickedDegree是整个View原始的，被点击item需要考虑startAngle。
int startAngle = mStartAngle + mRotation;
int angleStart = startAngle;
for (int i = 0; i < angles.length; i++) {
int itemStart = (angleStart + 360) % 360;
float end = itemStart + angles[i];
if (end >= 360f) {
if (clickedDegree >= itemStart && clickedDegree < 360) return i;
if (clickedDegree >= 0 && clickedDegree < (end - 360)) return i;
} else {
if (clickedDegree >= itemStart && clickedDegree < end) {
return i;
}
}
angleStart += angles[i];
}
return -3;
}
计算点击的角度
根据点击的坐标(x, y)和圆心(centerX, centerY)可以计算出点击的点相对圆心的角度。下面方法calcAngle完成此任务。
代码如下：
/**
* 计算坐标(x1, y1)和(x2, y2)形成的角度，角度从0-360，顺时针增加
* （x轴向右，y轴向下）
*/
public static int calcAngle(float x1, float y1, float x2, float y2) {
double resultDegree = 0;
double vectorX = x1 - x2; // 点到圆心的X轴向量，X轴向右，向量为(0, vectorX)
double vectorY = y2 - y1; // 点到圆心的Y轴向量，Y轴向上，向量为(0, vectorY)
// 点落在X,Y轴的情况这里就排除
if (vectorX == 0) {
// 点击的点在Y轴上，Y不会为0的
if (vectorY > 0) {
resultDegree = 90;
} else {
resultDegree = 270;
}
} else if (vectorY == 0) {
// 点击的点在X轴上，X不会为0的
if (vectorX > 0) {
resultDegree = 0;
} else {
resultDegree = 180;
}
} else {
// 根据形成的正切值算角度
double tanXY = vectorY / vectorX;
double arc = Math.atan(tanXY);
// degree是正数，相当于正切在四个象限的角度的绝对值
double degree = Math.abs(arc / Math.PI * 180);
// 将degree换算为对应x正轴开始的0-360的角度
if (vectorY < 0 && vectorX > 0) {
// 右下 0-90
resultDegree = degree;
} else if (vectorY < 0 && vectorX < 0) {
// 左下 90-180
resultDegree = 180 - degree;
} else if (vectorY > 0 && vectorX < 0) {
// 左上 180-270
resultDegree = 180 + degree;
} else {
// 右上 270-360
resultDegree = 360 - degree;
}
}
return (int) resultDegree;
}
上面的方法calcClickItem根据此角度，结合当前圆环的mStartAngle、mRotation就可以确定点击落在的扇形区域了。
计算扇形中心
绘制扇形过程中，可以得到扇形的中间角度middleAngle，而中心的半径就是圆环外半径减去一半圆环宽度，使用GeomTool.calcCirclePoint工具方法，可以根据“圆心、半径、角度”计算出扇形中心点的坐标。
代码如下：
/**
* 计算指定角度、圆心、半径时，对应圆周上的点。
* @param angle 角度，0-360度，X正轴开始，顺时针增加。
* @param radius 圆的半径
* @param cx 圆心X
* @param cy 圆心Y
* @param resultOut 计算的结果(x, y) ，方便对象的重用。
* @return resultOut, or new Point if resultOut is null.
*/
public static Point calcCirclePoint(int angle, float radius, float cx, float cy, Point resultOut) {
if (resultOut == null) resultOut = new Point();
// 将angle控制在0-360，注意这里的angle是从X正轴顺时针增加。而sin,cos等的计算是X正轴开始逆时针增加
angle = clampAngle(angle);
double radians = angle / 180f * Math.PI;
double sin = Math.sin(radians);
double cos = Math.cos(radians);
double dy = radius * sin;
double dx = radius * cos;
double x = cx + dx;
double y = cy + dy;
resultOut.set((int) x, (int) y);
return resultOut;
}
使用
目前没有添加任何attribute，方便单一类文件的阅读。
在布局文件中可以声明PieGraphView对象，然后Activity中可以对它设置数据，设置圆环宽度等。主要有下面几个方法：
-
public void setData(ItemGroup[] groups)
设置要显示的数据。 -
public void setRingWidthFactor(float factor)
设置圆环宽度 -
public void setGrowWidthFactor(float factor)
设置圆环上某个Item可以grow的额外半径。
