????本文將以下雪為例早龟，介紹一種Android上實現動態(tài)背景的方式祝沸。動態(tài)背景是在單獨的線程中繪制，因此不會影響UI主線程麻养。即使主線程包含動畫褐啡，或者要迅速響應用戶的滑動、拖拽等鳖昌，都不會占用任何繪制時間备畦。

(1)效果圖

????“一圖抵千言”，先來看看效果動圖：

動態(tài)下雪背景

(2)主要思想

????這種動態(tài)的背景崭倘，我不想在UI線程中繪制翼岁。一般來說，要讓UI的幀率達到60fps司光，那么每一幀的繪制時間不超過16.67ms琅坡。在UI線程中繪制這樣的動態(tài)背景，會嚴重影響性能残家。在那些有動畫榆俺、頻繁交互的場景，更會雪上加霜坞淮。
????于是茴晋，想著能不能在線程中繪制？在Android中回窘，要在獨立的線程中繪制UI诺擅，只有兩種辦法。一種是使用SurfaceView啡直，另一種是使用TextureView烁涌。SurfaceView擁有獨立的繪圖表面苍碟，和其他View是不能隨意組合到一起的，因而被排除撮执。TextureView則與父布局共用同一個繪圖表面微峰，因此可以和任意View結合，滿足了我的需要抒钱。

(3) TextureView簡介

???? TextureView的官方介紹并不多蜓肆，原文如下：

A TextureView can be used to display a content stream, such as that coming from a camera preview, a video, or an OpenGL scene. The content stream can come from the application's process as well as a remote process.

TextureView can only be used in a hardware accelerated window. When rendered in software, TextureView will draw nothing.

????意思是：

????TextureView可以用來展示內容流，如來自相機攝像頭的取景继效、視頻或OpenGL場景症杏。內容流可以來自應用進程，也可以來自遠端進程瑞信。
???? TextureView只有在硬件加速開啟的窗口中才能使用厉颤。如果未開啟，那么TextureView什么都不繪制凡简。

????除此之外逼友，再無過多介紹。開始有一些納悶秤涩，從這些介紹來看帜乞，TextureView似乎是為了相機、視頻等設計的筐眷，能滿足我的需要嗎黎烈？而且還有硬件加速的限制，這不是有很大的風險嗎匀谣？Android手機的品牌和種類可謂是汗牛充棟照棋，不勝枚舉，如果用戶手機不支持硬件加速武翎，那不是白瞎嗎烈炭？
????帶著這些疑問，做了一些深入的了解和嘗試宝恶。首先硬件加速問題符隙，在Android 3.0就支持了硬件加速，Android 4.0默認開啟了硬件加速垫毙。如下：

    android:hardwareAccelerated="true"

????現在已經Android 13了霹疫，經過了這么多年的更新?lián)Q代，市場上絕大部分的手機應該都支持了综芥。從2021-11-23日Google發(fā)布的設備份額報告中得知更米，Android 4.0已經是最低系統(tǒng)版本，占比僅為0.4%毫痕。所以硬件加速應該不是任何阻礙了征峦。
????然后迟几，對是否支持這種動態(tài)繪制做了進一步的嘗試，發(fā)現完全沒問題栏笆，可以滿足需要类腮。下面先來介紹實現思路，再介紹具體的類蛉加。

(4)基本實現思路

????首先蚜枢，如何產生這些雪花，它們的位置如何確定针饥？

????所有的雪花都源于同一張png圖片厂抽，不同的雪花大小，是對原圖進行了不同程度的縮放丁眼。它們的初始位置和結束位置筷凤，可以根據需要來設定，全屏或部分區(qū)域都行苞七。雪花的位置在特定的范圍內隨機設置藐守。比如初始位置x在[0,1440]內隨機，結束位置在[x-200,x+200]區(qū)域隨機蹂风。

????其次卢厂，雪花的運動軌跡是怎樣的？如何來更新惠啄？

????雪花的運動軌跡是線性的慎恒，從隨機的起始位置，運動到相應的結束位置撵渡。當然融柬，這并不是強制的，現實生活中姥闭，雪花的飄落還會受到風力的影響丹鸿，如果能以某種公式來計算各個時間點的位置越走，那自然更好棚品。但這更多的是物理、數學里的問題廊敌，從實現上來講铜跑，和線性的繪制并無區(qū)別。
????雪花的下落有快有慢骡澈，這和它們的初始隨機大小有關锅纺。大的雪花下落快，小的雪花下落慢肋殴，這是通過賦予它們不同的初速度來實現的囤锉。雪花的更新坦弟，是和整體運動時間有關。每間隔一小段時間官地，就更新各雪花的位置酿傍，并繪制到畫布上。

????最后驱入，雪花的落地有一種融入的效果赤炒，如何來體現？

????在雪花已經下落80%的距離后亏较，剩下的20%再加一個漸出動畫莺褒。也即是改變它的alpha值，使得落到終點時alpha=0雪情，剛好看不見遵岩。

(5)雪花類SnowFlake

????先來看看構造器：

    public SnowFlake(Context context) {
        this.context = context;
        int screenWidth = context.getResources().getDisplayMetrics().widthPixels;
        int screenHeight = context.getResources().getDisplayMetrics().heightPixels;

        alpha = (float) Math.floor(Math.random() * 8 + 2) / 10; //隨機alpha值,取0.2~1之間
        scale = (float) Math.floor(Math.random() * 5 + 6) / 10; //隨機scale值,取0.6~1之間

        startX = dp2px(5) + (int) (Math.random() * (screenWidth - dp2px(10)));
        startY = -dp2px(20);

        offsetX = (int) (Math.random() * dp2px(100)) - dp2px(50);
        offsetY = (int) (screenHeight * 0.7f) + (int) (Math.random() * dp2px(150));

        if (drawable == null){
            drawable = context.getResources().getDrawable(R.drawable.snow);
        }

        int drawableWidth = (int) (drawable.getIntrinsicWidth() * scale);
        int drawableHeight = (int) (drawable.getIntrinsicHeight() * scale);
        drawable.setBounds(0, 0, drawableWidth, drawableHeight);

        Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(drawableWidth, drawableHeight, Bitmap.Config.ARGB_8888);
        Canvas canvas = new Canvas(bitmap);
        drawable.draw(canvas);

        snowFlakeBmp = bitmap;

        x = startX;
        y = startY;
    }

????雪花對應的drawable是static的，被所有的雪花對象共用旺罢。不同的雪花在構造時旷余，透明度、大小都在一定范圍內隨機扁达。初始位置及偏移也是如此正卧。

????有些變量暫時不知道定義并不要緊，后面給出本示例的Github地址跪解，感興趣的朋友可以去下載炉旷。
????雪花的初始化，根據alpha設置不同的速度和落點：

    private void init() {
        if (alpha < 0.8) {
            if (alpha < 0.5) {
                speed = 2 * speed;
                endX = startX + offsetX;
                endY = offsetY;
            } else {
                speed = (int) (1.5f * speed);
                endX = startX + offsetX;
                endY = offsetY;
            }

        } else {
            endX = startX + offsetX;
            endY = offsetY;
            if (scope == BIG) {
                endX = startX + offsetX + (int) (endY * Math.tan(15 * Math.PI / 180));
            }

        }
    }

????判斷雪花是否觸底：

    /**
     * 當前雪花是否觸底
     *
     * @return
     */
    private void checkReachBottom() {
        if (y >= (int) (endY * 0.8f)) {
            isReachBottom = true;
        }
    }

????判斷雪花是否應該死亡叉讥，即最終消失：

    private void checkDead() {
        if (y >= endY) {
            isDead = true;
        }
    }

????更新將要觸底的雪花透明度alpha：

    private void updateBottomAlpha() {
        int tmpY = (int) (endY * 0.2f);

        int disY = y - (int) (endY * 0.8f);

        float ratio = ((float) disY) / tmpY;

        alpha = alpha - alpha * ratio;
    }

????根據時間間隔窘行，更新雪花位置：

    public void updatePos(long deltaTime) {
        if (deltaTime <= 0) {
            return;
        }

        if (isDead) {
            return;
        }

        int factor = 45;
        if (isToolbar) {
            factor = 60;
        }

        double deltaY = ((double) (deltaTime * speed)) / (double) factor;
        double deltaX = deltaY * (endX - startX) / (double) endY;

        y += (int) deltaY;
        if (y > 0) {
            x = startX + (int) (y * (endX - startX) / (double) endY);
        }

        checkReachBottom();
        checkDead();

        if (isReachBottom) {
            updateBottomAlpha();
        }
    }

????雪花的繪制，要考慮alpha的漸變：

    public void draw(Canvas canvas) {
        if (isDead) {
            return;
        }
        if (snowFlakeBmp != null) {
            Paint paint = new Paint();
            paint.setAlpha((int) (255 * alpha * parentAlpha));
            canvas.drawBitmap(snowFlakeBmp, x, y, paint);
        }
    }

(6)雪花工廠類SnowFactory

????上面的SnowFlake代表著單個雪花對象图仓，本小節(jié)的SnowFactory是對眾多雪花對象進行管理罐盔。
????先來看看構造器：

    public SnowFactory(Context context) {
        this.context = context;
        lockObject = new Object();
        perroid = SnowFlake.getPeroid(scope);

        snowFlakes = new ArrayList<>();

        timer = new Timer();
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                addSnowFlake();
                num++;
            }
        };
        timer.schedule(timerTask, 1000, perroid);
    }

????創(chuàng)建了一個定時器，每隔1s就新增一個雪花救崔。這個定時器是另外一個線程惶看，負責觸發(fā)雪花的生產，和繪制所在線程不同六孵。雪花有新增纬黎，有更新，有繪制劫窒，有消亡本今，它們的處理并不在同一個線程中，所以用到了lockObject來處理同步。

????生產雪花：

    private void addSnowFlake() {
        Log.d(TAG, "addSnowFlake() -->> size = " + snowFlakes.size());
        if (snowFlakes.size() > SNOW_NUM) {
            return;
        }

        SnowFlake snowFlake = new SnowFlake(context, isToolbar);
        snowFlake.setScope(scope);
        synchronized (lockObject) {
            snowFlakes.add(snowFlake);
        }
    }

????檢查已消失的雪花：

    private void checkDead() {
        if (snowFlakes.size() > 0) {
            synchronized (lockObject) {
                for (int i = snowFlakes.size() - 1; i >= 0; i--) {
                    if (snowFlakes.get(i).isDead()) {
                        snowFlakes.remove(i);
                    }
                }
            }
        }
    }

????更新所有雪花位置：

    public void updatePos(long delayTime) {
        Log.d(TAG, "SnowFactory  updatePos() -->> delayTime = " + delayTime);

        checkDead();

        synchronized (lockObject) {
            for (SnowFlake snowFlake : snowFlakes) {
                snowFlake.updatePos(delayTime);
                snowFlake.setAlpha(alpha);
            }
        }
    }

????繪制所有雪花：

    public void draw(Canvas canvas) {
        synchronized (lockObject) {
            for (SnowFlake snowFlake : snowFlakes) {
                snowFlake.draw(canvas);
            }
        }
    }

(7)雪花繪制線程SnowDrawThread

????上面提到冠息，雪花的繪制是在單獨的線程中挪凑，和UI線程不同。本小節(jié)就來介紹一下SnowDrawThread逛艰。先看看構造器：

public class SnowDrawThread extends Thread {
    public SnowDrawThread(SnowFactory factory, TextureView textureView) {
        setRunning(true);
        this.factory = factory;
        this.textureView = textureView;
    }
}

????很簡單岖赋，傳入SnowFactory和TextureView對象。再看看run()方法：

    @Override
    public void run() {
        long deltaTime = 0;
        long tickTime = System.currentTimeMillis();

        while (isRunning()) {
            try {
                synchronized (textureView) {
                    canvas = textureView.lockCanvas();
                    canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
                    factory.updatePos(DRAW_INTERVAL);
                    factory.draw(canvas);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (textureView != null && canvas != null) {
                    textureView.unlockCanvasAndPost(canvas);
                }
            }

            deltaTime = System.currentTimeMillis() - tickTime;

            if (deltaTime < DRAW_INTERVAL) {
                try {
                    Thread.sleep(DRAW_INTERVAL - deltaTime);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            tickTime = System.currentTimeMillis();
        }

        try {
            synchronized (textureView) {
                canvas = textureView.lockCanvas();
                canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (textureView != null && canvas != null) {
                textureView.unlockCanvasAndPost(canvas);
            }
        }
    }

????首先瓮孙，通過canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR)這行代碼將畫布清屏唐断，防止受到上一幀的影響；然后通過factory來更新雪花位置并繪制杭抠，再通過textureView.unlockCanvasAndPost(canvas)提交繪制結果脸甘。繪制完成后，將當前線程投入睡眠偏灿。睡眠特定時間后丹诀，先清屏，再接著下一幀的繪制翁垂，如此重復铆遭。

(8)調用方

????SnowDrawThread是在TextureView的相關回調中調用，而TextureView是在Activity中使用沿猜。先從布局文件看起：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:background="@color/black"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <FrameLayout
        android:id="@+id/root_view"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent">
    </FrameLayout>

    <ListView
        android:id="@+id/listView"
        android:divider="@color/white"
        android:dividerHeight="1dp"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"></ListView>

</FrameLayout>

????id為root_view的FrameLayout就是TextureView的父布局枚荣。Activity中的初始化：

        snowFactory = new SnowFactory(this);

        snowTextureView = new TextureView(this);
        snowTextureView.setOpaque(false);
        snowTextureView.setSurfaceTextureListener(mListener);

        FrameLayout rootView = (FrameLayout) findViewById(R.id.root_view);
        FrameLayout.LayoutParams layoutParams = new FrameLayout.LayoutParams(FrameLayout.LayoutParams.MATCH_PARENT, 
FrameLayout.LayoutParams.MATCH_PARENT);
        rootView.addView(snowTextureView, layoutParams);

???? mListener的初始化：

    TextureView.SurfaceTextureListener mListener = new TextureView.SurfaceTextureListener() {
        @Override
        public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surface, int width, int height) {
            isAvailable.set(true);
            Log.d(TAG, "onSurfaceTextureAvailable() -->> ");

            snowDrawThread = new SnowDrawThread(snowFactory, snowTextureView);
            snowDrawThread.start();
        }

        @Override
        public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surface, int width, int height) {

        }

        @Override
        public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surface) {
            isAvailable.set(false);
            snowDrawThread.stopThread();
            snowFactory.clear();
            return true;
        }

        @Override
        public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surface) {

        }
    };

????SnowDrawThread的啟動和終止就在該mListener的對應回調里。
????至此啼肩，基本內容和主要實現就介紹完了橄妆。

(9)擴展

????這種實現思路，可以擴展到很多方面祈坠。一些基本的平移害碾、旋轉、縮放赦拘、Alpha漸變等動畫慌随，都可以通過它來實現。特別當有循環(huán)動畫時躺同，可以減輕主線程的性能壓力阁猜。只要有確定的公式，可以根據它來計算不同時間點的位置笋籽，都能運用本思路蹦漠。
????近些年比較流行的Lottie動畫庫椭员，讓Android的動畫有了巨大的飛躍车海。但它仍然是在主線程中繪制的，這在某些性能要求高的場景很受限制。如果能深入研究一下源碼侍芝，將它與本示例中的思路結合起來研铆，用單獨的線程來繪制，那可能又會是另一個飛躍州叠。

(10)遺憾

????因為時間和精力的關系棵红，本示例并沒有做到極致。有一些遺憾：

????其一是雪花的下落理論上要符合重力的規(guī)律咧栗，這注定不能是線性的逆甜。
????其二繪制的間隔理論上要與手機更新頻率相適應，一般是60HZ致板。也就是說交煞，兩次繪制之間的時間間隔，應該恰好是16.67ms斟或。用它減去繪制時間素征，就是線程SnowDrawThread睡眠的時間。通過工具類Choreographer萝挤，可以注冊系統(tǒng)時鐘回調：Choreographer.getInstance().postFrameCallback(...)御毅，然后在回調里觸發(fā)當前幀的繪制。但本程序中怜珍，僅以實際效果為依據端蛆，看得過去就行，并沒有如理論般深入酥泛。

(11)Github地址

????本示例的完整程序見：https://github.com/VaryJames/01_DynamicBg

????Over !