这是我为Android开源游戏《空间大战》写的第一篇教程，《空间大战》是一款简易的2D射击类游戏，至于游戏的介绍和玩法已经可以看我的github介绍。这篇文章主要是介绍SurfaceView这个控件，这是整个游戏的核心舞台。
一般情况下需要自定义图形控件的时候我们都会继承View类并重写onDraw方法，通过onDraw的Canvas形参绘制我们需要的图形。但这种编写方式并不适合用于游戏画面的绘制，因为游戏的画面是以动画方式表现的，需要不间断地绘制画面，且为了使画面流畅需要在一秒内绘制几十张的画面，而且onDraw的绘制工作是在主线程上的进行的，这种高强度的绘制足以使程序产生卡顿或直接ANR。所以遇到这种情形时就必须要用到SurfaceView这个控件了，SurfaceView内部会有一个独立于的线程用于画面的绘制，因此非常适合高强度的画面渲染工作，可以这么说，凡是与游戏或视频相关的工作都离不开这个控件。
SurfaceView的本质就是一个封装了Surface渲染引擎的View控件。Surface是整个控件的核心部分，被封装在一个名为SurfaceHolder的对象中。我们可以通过SurfaceView的getHolder方法获取到SurfaceHolder的实例。Surface在创建、变动和销毁时都会有相应的响应方法，这些方法由实现了SurfaceHolder.Callback的接口实现：
- surfaceCreated：当界面处于resume阶段时响应。
- surfaceChanged：在surfaceCreated方法之后调用，可以在通过此方法的形参获取Surface的长宽和像素格式。
- surfaceDestroyed：当界面的生命周期处于pause阶段时响应。
上述三个方法的响应时机如下：
- 首次呈现时：surfaceCreated > surfaceChanged
- 界面不可见：surfaceDestoryed
- 再次呈现时：surfaceCreated > surfaceChanged
- 横竖屏转换：surfaceDestroyed > surfaceCreated > surfaceChanged
由此可以看出surfaceCreated和surfaceChanged总是一起出现。
SurfaceHolder有几个比较重要的方法：
- public void addCallback(Callback callback); 添加对Surface的回调监听
- public void removeCallback(Callback callback); 移除对Surface的回调监听
- public void setFixedSize(int width, int height); 设置Surface的宽和高，默认为布局的宽度
- public void setFormat(int format); 设置像素格式，默认为PixelFormat.OPAQUE
- public void setKeepScreenOn(boolean screenOn);保持屏幕常亮
- public Canvas lockCanvas(); 返回一个Canvas对象，此对象可以对Surafce进行各种绘图操作，方法必须在surfaceCreated方法之后调用。
- public void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas); 当绘制完成之后将所绘的内容更新到Surface上才能在屏幕上看见，方法和lockCanvas配对使用。
上述方法中lockCanvas和unlockCanvasAndPost是一对重要的方法，lockCanvas可以返回一个Canvas对象，Canvas翻译过来的意思“画布”，就是我们绘制画面的地方，所以Canvas对象会有很多以draw开头的绘画方法，我们可以Canvas上画出各种想要的画面，然后通过unlockCanvasAndPost方法将画布上的内容渲染在屏幕上。从动画角度上来说这就算刚才的过程就算是游戏的一帧画面，然后我们通过一个循环体不断的重复刚才的过程就形成了游戏的动画效果。需要注意的是动画循环一定要放在子线程上运行，以免造成ANR，上述过程的代码如下：
var isRunning = false // 靠此变量控制线程中的循环是否结束
surfaceView.holder.addCallback(object :SurfaceHolder.Callback{
override fun surfaceChanged(
holder: SurfaceHolder,
format: Int,
width: Int,
height: Int
) {
launch(Dispatchers.Default) { // 在子线程上启动一个协程
// 只要Surface不被销毁，循环就一直进行
while(isRunning){
val canvas = holder.lockCanvas()
// 各种canvas.draw的方法，例如：
// canvas.drawBitmap(...)
// canvas.drawRect(...)
holder.unlockCanvasAndPost(canvas)
}
}
}
override fun surfaceDestroyed(holder: SurfaceHolder?) {
isRunning = false
}
override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder?) {
isRunning = true
}
})
上述代码中用到了一个isRunning的布尔变量，这个变量的主要作用是在Surface销毁时能及时结束动画循环，千万不能用while(true)这种死循环，以免造成因为内存泄露而发生的崩溃。
至此对SurfaceView的介绍就差不多了，最后我们写一个简单的动画框架并且在屏幕上显示FPS值，首先要在app的build.gradle里引入协程
implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.3.8'
implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.3.2"
代码以供参考：
class MainActivity : AppCompatActivity(), CoroutineScope by MainScope() {
private lateinit var surfaceView: SurfaceView
private var isLooping = false // 控制动画循环的运行和结束
private val paint = Paint()
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
initSurfaceView()
}
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
cancel()
}
/**
* 初始化SurfaceView
*/
private fun initSurfaceView() {
surfaceView = findViewById(R.id.surfaceView)
surfaceView.holder.setKeepScreenOn(true) // 屏幕常亮
surfaceView.holder.addCallback(object : SurfaceHolder.Callback {
override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder) {
isLooping = true
}
override fun surfaceChanged(
holder: SurfaceHolder,
format: Int,
width: Int,
height: Int
) {
launch(Dispatchers.Default) {
while (isLooping) {
val canvas = holder.lockCanvas()
// 记录帧开始的时间
val startMillis = System.currentTimeMillis()
// 在这里可以绘制游戏中的一帧画面
// 绘制地图
// 绘制精灵
// 绘制特效
// ...
// 在每帧开始的时候都要黑色矩形作为背景覆盖掉上次的画面
paint.color = Color.BLACK
canvas.drawRect(0f, 0f, width - 1f, height - 1f, paint)
// 记录帧结束的时间
val endMillis = System.currentTimeMillis()
// 使画面保持在每秒60帧以内
val frameDelay = 1000 / 60 - (startMillis - endMillis)
if (frameDelay > 0) delay(frameDelay)
// 在屏幕上显示FPS
drawFPS(canvas, startMillis, System.currentTimeMillis())
holder.unlockCanvasAndPost(canvas)
}
}
}
override fun surfaceDestroyed(holder: SurfaceHolder) {
isLooping = false
}
})
}
/**
* 显示FPS
*/
private fun drawFPS(canvas: Canvas, startMillis: Long, endMillis: Long) {
paint.let {
it.color = Color.WHITE
it.style = Paint.Style.FILL
it.textSize = dp2px(14f)
}
val fps = 1000 / (endMillis - startMillis)
canvas.drawText("FPS：$fps", 10f, dp2px(20f), paint)
}
private fun dp2px(dp: Float): Float {
return dp * resources.displayMetrics.density + 0.5f
}
}
下一篇：Android游戏教程：Bitmap、Canvas、Paint的那些事
如果对我的文章感兴趣或有疑问可以关注我的微信号：口袋里的安卓或点击链接加入群聊口袋里的安卓
