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

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！

到此这篇关于用Flutter做桌上弹球 聊聊绘图（Canvas&CustomPaint）API的文章就介绍到这了,更多相关Flutter桌上弹球内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！