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用Flutter做桌上弹球(绘图(Canvas&CustomPaint)API)

程序员文章站 2022-04-18 10:29:12
本文是flutter中canvas和custompaint api的使用实例。首先看一下我们要实现的效果:结合动图演示,列出最终目标如下: 在程序运行后,显示一个小球; 每次程序启动后,小球的样式...

本文是flutter中canvas和custompaint api的使用实例。
首先看一下我们要实现的效果:

用Flutter做桌上弹球(绘图(Canvas&CustomPaint)API)

结合动图演示,列出最终目标如下:

  • 在程序运行后,显示一个小球;
  • 每次程序启动后,小球的样式均发生随机性变化,体现在大小、颜色和位置三点;
  • 小球运行的规律参考桌球或三维弹球游戏;
  • 单击屏幕,小球变色;
  • 双击屏幕,小球暂停/恢复运动;
  • 长按屏幕,小球开始/停止自动变色。

运用的主要技术点:canvas和custompaint api。

运行平台:android、ios

源码地址:
github gitee

功能拆解

首先拆解前文中所列出的6个实现目标,显而易见,要实现它们,我们需要:

  1. 随机颜色生成器;
  2. 随机位置生成器;
  3. 随机尺寸生成器;
  4. 小球绘制逻辑;
  5. 小球运动逻辑:

边界判定;
初始运动方向生成器;
定向移动位置更新器。

  1. 用户手势监听器。

功能实现

接下来,我们逐步实现功能拆解中所列举的6个具体功能。

随机颜色生成器

随机颜色生成器在程序启动、单击屏幕和自动变色中使用。在flutter中,我们可以通过color类对红、绿、蓝和透明度分别定义,来定义某个唯一的颜色,数值范围是0-255。对于透明度,0表示完全透明,255表示完全不透明。
对于随机数值,我们使用random类生成0-255之间的随机整数。
随机颜色生成器则主要使用上述两个类来实现,具体代码片段如下:

color _color = color.fromargb(0, 0, 0, 0);

// 改变小球颜色
void changecolor() {
	_color = color.fromargb(255, random().nextint(255), random().nextint(255),random().nextint(255));
}

随机位置生成器

随机位置生成器在程序启动时使用。要生成随机位置,方法依然是使用random类,但要注意随机值范围。通常我们需要小球出现的位置在屏幕内,因此,我们需要生成两次随机数,分别表示小球初始位置的x和y轴坐标。坐标值分别小于屏幕横向尺寸和纵向尺寸。当然,它们都要大于0。
另外,我们还需要分别获取屏幕的宽高。
因此,具体代码实现如下:

[获取屏幕宽高]

double screenx, screeny;
@override
widget build(buildcontext context) {
	screenx = mediaquery.of(context).size.width;
	screeny = mediaquery.of(context).size.height;
	...
}

[生成随机位置]

double _x = 0, _y = 0;

// 生成小球初始位置和大小
void generateball() {
	_x = random().nextdouble() * screenx;
	_y = random().nextdouble() * screeny;
}

随机尺寸生成器

随机尺寸生成器在程序启动时使用。完成了之前两种随机值的生成,到了尺寸这里,就很轻车熟路了。由于随机尺寸和随机位置都在程序启动时调用,且操作对象都是小球,我们将其实现都放在generateball()方法中。最终代码如下:

double _x = 0, _y = 0, _size = 0;

// 生成小球初始位置和大小
void generateball() {
 _size = random().nextdouble() * (screeny - screenx).abs();
 _x = random().nextdouble() * screenx;
 _y = random().nextdouble() * screeny;
}

小球绘制逻辑

要在界面上绘制小球,我们需要使用custompaint组件。而custompaint组件需要一个custompainter实例。小球的绘制工作主要在继承了custompainter的类中。我们直接看代码:

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:flutter/widgets.dart';

class ball extends custompainter {
 paint _paint;

 double _x, _y, _size;

 ball(double x, double y, double size, color color) {
 _paint = new paint();
 _paint.isantialias = true;
 _paint.color = color;
 this._x = x;
 this._y = y;
 this._size = size;
 }

 @override
 void paint(canvas canvas, size size) {
 canvas.drawoval(rect.fromcenter(center: offset(_x, _y), width: _size, height: _size), _paint);
 }

 @override
 bool shouldrepaint(custompainter olddelegate) {
 return olddelegate != this;
 }
}

通过阅读上面的代码,可以发现,整个ball类除了构造方法外,只有两个override的方法,可以说是很简单了。
在构造方法中,我们初始化了_paint对象,它是可以看做是“画笔”;
在paint()方法中,我们调用canvas对象的drawoval方法画圆,表示小球。canvas可以看做是“画板”;
shouldrepaint()方法表示在刷新布局的时是否需要重绘,只有在返回true时会发生重绘,这里我们让程序自行判断就可以了。
我们将上述代码保存为ball.dart备用。
注意,这里面无论是位置、颜色还有尺寸,都没有写固定的值。是因为该类只负责“画圆”,而具体画什么样的圆,则交给该类的使用者来定义,也就是main.dart。
在main.dart中,我们将app设置为全屏,并添加全屏尺寸的custompaint组件,组件内放置ball对象。

@override
widget build(buildcontext context) {
 screenx = mediaquery.of(context).size.width;
 screeny = mediaquery.of(context).size.height;
 return scaffold(
  body: gesturedetector(
  child: container(
   width: double.infinity,
   height: double.infinity,
   child: custompaint(painter: ball(_x, _y, _size, _color))),
  ontap: () {
  	// 改变小球颜色
  	changecolor();
  },
  ondoubletap: () {
  	// 暂停/恢复移动
  	_keep_move = !_keep_move;
  },
  onlongpress: () {
  	// 自动改变小球颜色
  	_auto_change_color = !_auto_change_color;
  },
 ));
}

上述代码中,gesturedetector组件负责接收用户点击事件,其中的_keep_move、_auto_change_color都是布尔类型变量,是小球移动和自动变色功能的开关。
接下来,我们在initstate()方法中调用之前的随机位置生成器、随机尺寸生成器和随机颜色生成器,赋值_x、_y、_size和_color。

@override
void initstate() {
 super.initstate();
 widgetsbinding.instance.addpostframecallback((timestamp) async {
  generateball();
  changecolor();
  calculatemoveangle();
  startmove();
 });
}

这里面,calculatemoveangle()和startmove()方法分别对应初始运动方向生成器以及开始运动并定期更新ui的方法。除了这两个方法外,如果现在运行程序的话,应该可以看到一个静态的小球出现在屏幕上了,并且随着每次重新运行程序,小球的样式和位置都将发生变化。
接下来,我们就来让小球动起来吧!

小球运动逻辑

要让小球准确无误地运动,我们需要遵循以下步骤:首先生成一个随机的运动方向;然后以60fps的频率,每次在运动方向上前进5个像素的步长(当然,你可以自定义);最后还要注意边界判定,在小球到达屏幕边缘时正确转向。
下面我们逐个实现。

初始运动方向生成器

既然是随机方向,那么平面上360度范围内任何一个角度都有可能。因此,我们这里需要先生成0-360范围内的值。然后根据三角函数和运动方向的速度,计算出横、纵坐标的速度。其实很简单,就是勾股定理。

double _step_x, _step_y, _angle;

// 计算小球初始移动角度(方向)
void calculatemoveangle() {
 _angle = random().nextdouble() * 360;
 _step_x = sin(_angle) * _speed;
 _step_y = cos(_angle) * _speed;
}

我们这里把运动速度(_speed)看做是三角形的斜边,横、纵坐标的移动速度(_step_x、_step_y)看做是三角形的直角边即可。没记错的话,都是初中几何知识,不会很难理解。

定向移动位置更新器

前文说到,我们将以60fps的刷新率更新界面,这也就意味着,每隔大约16ms刷新一次小球位置。因为只有小球的运动,才能让人感到界面在“更新”。这一步骤,我们用到timer类。并将更新器在initstate()方法中调用,以便程序启动后,小球即刻运动,也就是前文代码中见到的startmove()方法。

// 开始移动
void startmove() {
 timer.periodic(duration(milliseconds: 16), (timer) {
  moveball();
  setstate(() {});
 });
}

// 小球移动
void moveball() {
 _x += _step_x;
 _y += _step_y;
}

到此为止,小球已经可以开始沿着某个随机方向移动了。但很快,它将移出屏幕。

边界判定

显然,小球每前进一步,都要做屏幕边界判定,以防小球移出屏幕范围。而边界判定在moveball()方法中实现似乎是最恰当的。
我们可以轻松地总结出小球移动的规律,当小球移动到屏幕边缘时,我们只需让其反向运动即可。比如,小球以3的速度移动并接触屏幕的右边缘,接下来,仍以3的速度移动并朝向屏幕的左边缘。
水平方向如此,垂直方向亦如此。
因此,我们的边界判定逻辑如下:

// 带有便捷判定的小球移动
void moveball() {
 if (_x >= screenx || _x <= 0) {
  _step_x = 0 - _step_x;
 }
 _x += _step_x;
 if (_y >= screeny || _y <= 0) {
  _step_y = 0 - _step_y;
 }
 _y += _step_y;
}

用户手势监听器

最后,配合用户手势及相关的布尔变量,在每次刷新小球位置时实现变色和暂停移动。
继续修改moveball()方法:

// 带有便捷判定的小球移动
void moveball() {
 if (_keep_move) {
  if (_x >= screenx || _x <= 0) {
   _step_x = 0 - _step_x;
  }
  _x += _step_x;
  if (_y >= screeny || _y <= 0) {
   _step_y = 0 - _step_y;
  }
  _y += _step_y;
  if (_auto_change_color) {
   changecolor();
  }
 }
}

到此,程序全部实现完成。下面放上完整的main.dart代码:

import 'dart:async';
import 'dart:math';

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:flutter/services.dart';

import 'ball.dart';

void main() {
 runapp(myapp());
}

class myapp extends statelesswidget {
 @override
 widget build(buildcontext context) {
 systemchrome.setenabledsystemuioverlays([]);
 return materialapp(
  title: 'flutter demo',
  theme: themedata(
  primaryswatch: colors.blue,
  visualdensity: visualdensity.adaptiveplatformdensity,
  ),
  home: bounceball(),
 );
 }
}

class bounceball extends statefulwidget {
 @override
 _bounceballstate createstate() => _bounceballstate();
}

class _bounceballstate extends state<bounceball> {
 final double _speed = 5;

 double _x = 0, _y = 0, _size = 0;

 double _step_x, _step_y, _angle;

 color _color = color.fromargb(0, 0, 0, 0);

 bool _auto_change_color = false;

 bool _keep_move = true;

 double screenx, screeny;

 @override
 void initstate() {
 super.initstate();
 widgetsbinding.instance.addpostframecallback((timestamp) async {
  generateball();
  changecolor();
  calculatemoveangle();
  startmove();
 });
 }

 @override
 widget build(buildcontext context) {
 screenx = mediaquery.of(context).size.width;
 screeny = mediaquery.of(context).size.height;
 return scaffold(
  body: gesturedetector(
  child: container(
   width: double.infinity,
   height: double.infinity,
   child: custompaint(painter: ball(_x, _y, _size, _color))),
  ontap: () {
  // 改变小球颜色
  changecolor();
  },
  ondoubletap: () {
  // 暂停/恢复移动
  _keep_move = !_keep_move;
  },
  onlongpress: () {
  // 自动改变小球颜色
  _auto_change_color = !_auto_change_color;
  },
 ));
 }

 // 开始移动
 void startmove() {
 timer.periodic(duration(milliseconds: 16), (timer) {
  moveball();
  setstate(() {});
 });
 }

 // 改变小球颜色
 void changecolor() {
 _color = color.fromargb(255, random().nextint(255), random().nextint(255),
  random().nextint(255));
 }

 // 生成小球初始位置和大小
 void generateball() {
 _size = random().nextdouble() * (screeny - screenx).abs();
 _x = random().nextdouble() * screenx;
 _y = random().nextdouble() * screeny;
 }

 // 计算小球初始移动角度(方向)
 void calculatemoveangle() {
 _angle = random().nextdouble() * 360;
 _step_x = sin(_angle) * _speed;
 _step_y = cos(_angle) * _speed;
 }

 // 带有便捷判定的小球移动
 void moveball() {
 if (_keep_move) {
  if (_x >= screenx || _x <= 0) {
  _step_x = 0 - _step_x;
  }
  _x += _step_x;
  if (_y >= screeny || _y <= 0) {
  _step_y = 0 - _step_y;
  }
  _y += _step_y;
  if (_auto_change_color) {
  changecolor();
  }
 }
 }
}

让我们一起让这个程序跑起来吧!

用Flutter做桌上弹球(绘图(Canvas&CustomPaint)API)

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