[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：

1. 绘制所有扇形的外圆扇形，当前项的半径会不同。
2. 绘制对应当前扇形角度的内圆的扇形。
3. 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。

资料

• 自定义View入门
  http://www.cnblogs.com/everhad/p/5755823.html

• 完整代码：
  https://git.oschina.net/idlestar/AndroidSample/blob/master/app/src/main/java/com/idlestar/androiddocs/view/widget/PieGraphView.java