用Kotlin实现抖音爆红的文字时钟，征服产品小姐姐

Posted 2021-04-01 码个蛋

码个蛋(codeegg)第 690 次推文

作者: 二娃_

原文: https://juejin.im/post/5cb53e93e51d456e55623b07

起源

周末在家刷抖音的时候看到了这款网红时钟，都是 android 平台的，想来何不自己实现一把。看抖音里大家发的视频，这款时钟基本分两类，一类是展示在「壁纸」上，一类是展示在「锁屏」上。

• 展示到「壁纸」通过 LiveWallPaper 相关 API 可以做到，这也是本专题要实现的方式。

• 展示到「锁屏」目测是使用各 ROM 厂商的相关 API，开发锁屏主题可以做到。

然而实现两者的基础便是拿起 Canvas Paint 等把它绘制出来，所以「上篇」我先用自定义 View 的方式把时钟画出来，在 Activity 中展示效果。「下篇」的时候再把该 View 结合 LiveWallPaper 设置到壁纸。抖音爆红文字时钟项目源码（https://github.com/drawf/SourceSet/blob/master/app/src/main/java/me/erwa/sourceset/view/TextClockView.kt）

思考分析

这是我当时截图下来的参考，先分析下涉及到的元素及样式表现：

1. 「圆中信息」圆中心的数字时间 + 数字日期 + 文字星期几，始终为白色

2. 「时圈」一圈文字小时，一点、二点.. 十二点，当前点数为白色，其它为白色 + 透明度，如图中十点就是白色。

3. 「分圈」一圈文字分钟，一分、二分.. 五十九分，六十分显示为空，同理，当前分钟为白色，其它白色 + 透明度。

4. 「秒圈」一圈文字秒，一秒、二秒.. 五十九秒，六十秒显示为空，也是同理。

然后分析下动画效果：

1. 每秒钟「秒圈」走一下，这一下的旋转角度为 360°/60=6°，并且走这一下的时候有个线性旋转过去的动画效果。

2. 每分钟「分圈」走一下，旋转角度和动画效果跟「秒圈」相同。

3. 每小时「时圈」走一下，旋转角度为 360°/12=30°，动画效果同上。

绘制静态图

1. 画布准备

基本是将画布背景填充黑色，然后将画布的原点移动到 View 大小的中心，这样方便思维理解与绘制。

//在onLayout方法中计算View去除padding后的宽高
override fun onLayout(changed: Boolean, left: Int, top: Int, right: Int, bottom: Int) {
 super.onLayout(changed, left, top, right, bottom)
 mWidth = (measuredWidth - paddingLeft - paddingRight).toFloat()
 mHeight = (measuredHeight - paddingTop - paddingBottom).toFloat()
 
 //后文会涉及到
 //统一用View宽度*系数来处理大小，这样可以联动适配样式
 mHourR = mWidth * 0.143f
 mMinuteR = mWidth * 0.35f
 mSecondR = mWidth * 0.35f
}

//在onDraw方法将画布原点平移到中心位置
override fun onDraw(canvas: Canvas?) {
 super.onDraw(canvas)
 if (canvas == null) return
 canvas.drawColor(Color.BLACK)//填充背景
 canvas.save()
 canvas.translate(mWidth / 2, mHeight / 2)//原点移动到中心
 
 //绘制各元件，后文会涉及到
 drawCenterInfo(canvas)
 drawHour(canvas, mHourDeg)
 drawMinute(canvas, mMinuteDeg)
 drawSecond(canvas, mSecondDeg)

 //从原点处向右画一条辅助线，之后要处理文字与x轴的对齐问题，稍后再说
 canvas.drawLine(0f, 0f, mWidth, 0f, mHelperPaint)

 canvas.restore()
}

2. 画「圆中信息」

经过第一步，可以在 AS 的 Xml Preview 中看到一屏黑色 + 一条从屏幕中心到右边界的红线。（一眼望去，还是挺美的）

/**
 * 绘制圆中信息
 */
private fun drawCenterInfo(canvas: Canvas) {
 Calendar.getInstance().run {
 //绘制数字时间
 val hour = get(Calendar.HOUR_OF_DAY)
 val minute = get(Calendar.MINUTE)

 mPaint.textSize = mHourR * 0.4f//字体大小根据「时圈」半径来计算
 mPaint.alpha = 255
 mPaint.textAlign = Paint.Align.CENTER
 canvas.drawText("$hour:$minute", 0f, mPaint.getBottomedY(), mPaint)

 //绘制月份、星期
 val month = (this.get(Calendar.MONTH) + 1).let {
 if (it < 10) "0$it" else "$it"
 }
 val day = this.get(Calendar.DAY_OF_MONTH)
 val dayOfWeek = (get(Calendar.DAY_OF_WEEK) - 1).toText()//私有的扩展方法，将Int数字转换为 一、十一、二十等，后文绘制三个文字圈都会用该方法

 mPaint.textSize = mHourR * 0.16f//字体大小根据「时圈」半径来计算
 mPaint.alpha = 255
 mPaint.textAlign = Paint.Align.CENTER
 canvas.drawText("$month.$day 星期$dayOfWeek", 0f, mPaint.getTopedY(), mPaint)
 }
}

/**
 * 扩展获取绘制文字时在x轴上 垂直居中的y坐标
 */
private fun Paint.getCenteredY(): Float {
 return this.fontSpacing / 2 - this.fontMetrics.bottom
}

/**
 * 扩展获取绘制文字时在x轴上 贴紧x轴的上边缘的y坐标
 */
private fun Paint.getBottomedY(): Float {
 return -this.fontMetrics.bottom
}

/**
 * 扩展获取绘制文字时在x轴上 贴近x轴的下边缘的y坐标
 */
private fun Paint.getToppedY(): Float {
 return -this.fontMetrics.ascent
}

其中要说一下 mPaint.getBottomedY() mPaint.getToppedY(), 这是两个扩展到 Paint 画笔上的两个 kotlin 方法。他们的作用是为了处理绘制文字时与 x 轴的对齐关系。canvas.drawText() 方法的第三个参数是 y 坐标，但这个指的是文字的 Baseline 的 y 坐标 , 所以写了工具方法来得到矫正后的 y 坐标。（这里就只抛出这个点吧，具体实现原理可先查阅 Paint 类的相关 API 就会明白，文末会贴出我拜读的文章链接）

拿绘制数字时间举例，展示下不同效果：

把 mPaint.getBottomedY() 替换成 0f(y 坐标为 0，就是文字的 Baseline 坐标为 0)，文字使用 15:67 abc jqk，可以看到两者区别。（红线就是前文画的那条好美的辅助线）

canvas.drawText("15:67 测试文字 abc jqk", 0f, 0f, mPaint)

canvas.drawText("15:67 测试文字 abc jqk", 0f, mPaint.getBottomedY(), mPaint)

ok，「圆中信息」绘制后长这个样子：

3. 画「时圈」「分圈」「秒圈」

绘制思路就是 for 循环 12 次，每次将画布旋转 30° 乘以 i，然后在指定位置绘制文字，12 次后刚好一个圆圈。

该方法接收一个 degrees: Float 参数，是控制「时圈」整体的旋转的，后文就是不断改变该值，而产生动画效果的。并且因为三个圈的动画方向都是逆时针，所以这个 degrees 是个始终会是个负数。

/**
 * 绘制小时
 */
private fun drawHour(canvas: Canvas, degrees: Float) {
 mPaint.textSize = mHourR * 0.16f

 //处理整体旋转
 canvas.save()
 canvas.rotate(degrees)

 for (i in 0 until 12) {
 canvas.save()

 //从x轴开始旋转，每30°绘制一下「几点」，12次就画完了「时圈」
 val iDeg = 360 / 12f * i
 canvas.rotate(iDeg)
 
 //这里处理当前时间点的透明度，因为degrees控制整体逆时针旋转
 //iDeg控制绘制时顺时针，所以两者和为0时，刚好在x正半轴上，也就是起始绘制位置。
 mPaint.alpha = if (iDeg + degrees == 0f) 255 else (0.6f * 255).toInt()
 mPaint.textAlign = Paint.Align.LEFT

 canvas.drawText("${(i + 1).toText()}点", mHourR, mPaint.getCenteredY(), mPaint)
 canvas.restore()
 }

 canvas.restore()
}

同理绘制「分圈」「秒圈」

/**
 * 绘制分钟
 */
private fun drawMinute(canvas: Canvas, degrees: Float) {
 mPaint.textSize = mHourR * 0.16f

 //处理整体旋转
 canvas.save()
 canvas.rotate(degrees)

 for (i in 0 until 60) {
 canvas.save()

 val iDeg = 360 / 60f * i
 canvas.rotate(iDeg)

 mPaint.alpha = if (iDeg + degrees == 0f) 255 else (0.6f * 255).toInt()
 mPaint.textAlign = Paint.Align.RIGHT

 if (i < 59) {
 canvas.drawText("${(i + 1).toText()}分", mMinuteR, mPaint.getCenteredY(), mPaint)
 }
 canvas.restore()
 }

 canvas.restore()
}

/**
 * 绘制秒
 */
private fun drawSecond(canvas: Canvas, degrees: Float) {
 mPaint.textSize = mHourR * 0.16f

 //处理整体旋转
 canvas.save()
 canvas.rotate(degrees)

 for (i in 0 until 60) {
 canvas.save()

 val iDeg = 360 / 60f * i
 canvas.rotate(iDeg)

 mPaint.alpha = if (iDeg + degrees == 0f) 255 else (0.6f * 255).toInt()
 mPaint.textAlign = Paint.Align.LEFT

 if (i < 59) {
 canvas.drawText("${(i + 1).toText()}秒", mSecondR, mPaint.getCenteredY(), mPaint)
 }
 canvas.restore()
 }

 canvas.restore()
}

DuangDuang！！效果出来啦～

4. 让时钟转起来

那么如何可以让时钟转起来呢？我们再看一下 onDraw() 中的代码，绘制三个圈的方法都会接收一个相应的 degrees: Float 参数，这个是控制一个圈的整体旋转的，而且要逆时针转，所以始终得是负数。

这样一来就好说了，只要控制这三个角度变化，就能让时钟动起来。

override fun onDraw(canvas: Canvas?) {
 super.onDraw(canvas)
 ...//省略
 
 //绘制各元件，后文会涉及到
 drawCenterInfo(canvas)
 drawHour(canvas, mHourDeg)
 drawMinute(canvas, mMinuteDeg)
 drawSecond(canvas, mSecondDeg)

 ...//省略
}

那么首先定义三个角度的全局变量，并把他们与实际的时间关联起来，然后每隔一秒触发一次 View 的重绘即可。

//定义三个角度的全局变量
private var mHourDeg: Float by Delegates.notNull()
private var mMinuteDeg: Float by Delegates.notNull()
private var mSecondDeg: Float by Delegates.notNull()

/**
 * 绘制方法
 */
fun doInvalidate() {
 Calendar.getInstance().run {
 val hour = get(Calendar.HOUR)
 val minute = get(Calendar.MINUTE)
 val second = get(Calendar.SECOND)

 //这里将三个角度与实际时间关联起来，当前几点几分几秒，就把相应的圈逆时针旋转多少
 mHourDeg = -360 / 12f * (hour - 1)
 mMinuteDeg = -360 / 60f * (minute - 1)
 mSecondDeg = -360 / 60f * (second - 1)

 invalidate()
 }
}

然后只需在 Activity 中使用 timer 每秒钟刷新一次 View 即可。效果如下图，会发现转是转起来的，但是却每秒一跳。再看一下咱们当时的分析：

每秒钟「秒圈」走一下，这一下的旋转角度为 360°/60=6°，并且走这一下的时候有个线性旋转过去的动画效果。

所以是还差一个线性旋转的效果。

//Activity中的代码
private var mTimer: Timer? = null
private fun caseTextClock() {
 setContentView(R.layout.activity_stage_text_clock)

 mTimer = timer(period = 1000) {
 runOnUiThread {
 stage_textClock.doInvalidate()
 }
 }

}

override fun onDestroy() {
 super.onDestroy()
 mTimer?.cancel()
}

5. 让时钟转的优雅点

基于我们已经知道了，时钟动起来的本质就是在一段时间内（比如 150ms）不断的改变参数 degrees: Float 的值并触发重绘方法，这样就产生了人眼看到的动画效果。

所以，我们想让「秒圈」（三个圈的代表）转的更线性更优雅一点，就可以在要开始绘制新的一秒的时候，在前 150ms 线性的旋转 6°。

init {
 //处理动画，声明全局的处理器
 mAnimator = ValueAnimator.ofFloat(6f, 0f)//由6降到1
 mAnimator.duration = 150
 mAnimator.interpolator = LinearInterpolator()//插值器设为线性
 doInvalidate()
}

/**
 * 开始绘制
 */
fun doInvalidate() {
 Calendar.getInstance().run {
 val hour = get(Calendar.HOUR)
 val minute = get(Calendar.MINUTE)
 val second = get(Calendar.SECOND)

 mHourDeg = -360 / 12f * (hour - 1)
 mMinuteDeg = -360 / 60f * (minute - 1)
 mSecondDeg = -360 / 60f * (second - 1)

 //记录当前角度，然后让秒圈线性的旋转6°
 val hd = mHourDeg
 val md = mMinuteDeg
 val sd = mSecondDeg

 //处理动画
 mAnimator.removeAllUpdateListeners()//需要移除先前的监听
 mAnimator.addUpdateListener {
 val av = (it.animatedValue as Float)

 if (minute == 0 && second == 0) {
 mHourDeg = hd + av * 5//时圈旋转角度是分秒的5倍，线性的旋转30°
 }

 if (second == 0) {
 mMinuteDeg = md + av//线性的旋转6°
 }

 mSecondDeg = sd + av//线性的旋转6°

 invalidate()
 }
 mAnimator.start()
 }
}

就用这美丽优雅的时钟结尾吧～

文末

个人能力有限，如有不正之处欢迎大家批评指出，我会虚心接受并第一时间修改，以不误导大家。写作时参考以下文章，特别感谢。

• 自定义 View 1-3 drawText() 文字的绘制（https://hencoder.com/ui-1-3/）

• Android关于Paint你所知道的和不知道的一切（https://juejin.im/post/5be29c206fb9a049ab0d1663）

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