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前言

在Android中，图表的实现是比较麻烦的，基本只能通过自定义View来实现。目前Github上有一些集成度高功能性强的三方库，比如MPAndroidChart等。但三方库虽然强大，定制性总是有限的，在项目中为了达成一些特别需求，就要靠我们自己去画啦。虽然费点时间，不过计算各种绘制点的位置的过程还是很有趣的。我个人对于自定义View这部分只是小有了解，所以大家如果对本文中的代码有什么改进意见，欢迎在评论区或者我的github项目上提issues出来啦~

绘制思路

先来看一下，在项目中设计师给到我要实现的样子：

无视设计师画图时数字和占比不符的偷懒，可以看到这是一个普通的饼状图加上延长线、文字描述和一些圈圈点点，那么整理一下大致的绘制思路，我的想法是：

绘制饼状图
- 确定饼状图所处的正方形区域，找出圆点
- 通过drawArc绘制扇区，绘制出饼图的各个部分
- 中间画一个圆，让饼图变为只有外面一圈
绘制饼图外的点、圈、线、字
- 点的角度处于每个圆弧的半分处，通过正余弦算出点的位置
- 以点为圆心画圈
- 按照四个象限，不同象限以不同角度从圈边延长出线
- 以线的终点对齐加上字
给自定义View增加空间，以避免延长线和字显示不全

主要用到了数学中坐标系象限的概念和正余弦的算法，看着有点绕，确实也是挺绕的，接下来分步骤详细描述吧。

绘制饼图

首先我们需要存储各个饼图所需要的属性：

public class PieEntry {
    //颜色
    private int color;
    //比分比
    private float percentage;
    //条目名
    private String label;
    //扇区起始角度
    private float currentStartAngle;
    //扇区总角度
    private float sweepAngle;
    //省略get&set
}

在绘制饼图中，我们只需要颜色、百分比就够了，其他的在后面的步骤才会用到。

确定圆点

在布局文件中，我们将自定义View的宽度设为match_paren，高度设为300dp，并添加一个浅色作为背景色。

饼图作为一个圆，那么在绘制这个圆前，我们先找出圆心的位置，并将其作为整个View的原点，即坐标(0,0)的位置。

在这里我向View中添加了坐标轴和原点的辅助线，作为指示用。

@Override
protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
    super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
    //获取实际View的宽高
    mTotalWidth = w - getPaddingStart() - getPaddingEnd();
    mTotalHeight = h - getPaddingTop() - getPaddingBottom();
    //绘制饼图所处的正方形RectF
    initRectF();
}

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    //将坐标中心设到View的中心
    canvas.translate(mTotalWidth / 2, mTotalHeight / 2);
    //draw...
}

创建正方形RectF，确定饼图半径

在确定圆心并将其设为坐标原点后，创建一个边长等于View短边长的正方形RectF：

private void initRectF() {
    float shortSideLength;
    //取短边 作为饼图所在正方形的边长
    shortSideLength = (mTotalHeight < mTotalWidth) ? mTotalHeight : mTotalWidth;
    //除以2即为饼图的半径
    mRadius = shortSideLength / 2;
    //设置RectF的坐标
    mRectF = new RectF(-mRadius, -mRadius, mRadius, mRadius);
}

设置paint颜色为红色，将这个Rect通过canvas.drawRect(mRectF, mPaint);在View中绘制出来，可以看到其边长是和高度一致的：

那么为什么需要创建这个正方形RectF呢？因为在接下来的饼图绘制中会用到。可以简单理解为这个正方形就是饼图的外轮廓所处的范围，也就是长方形的边长即是饼图的直径。

绘制扇形

虽然饼图是一个圆，但这是相对于其整体而言。在一个饼图中，不同的类目占比不同，将饼图分割成了多个扇形，所以我们实际上是要绘制扇形。在Android自定义View中，对应的方法是 drawArc，所需要的参数包括:

图片引用自：刘某人程序员——Android绘图机制（二）

这里受限于篇幅不能详细介绍，不了解的同学一定要先去网上看一下相关文章。

那么已经确定了绘制扇形需要的矩形RectF、接下来只用传入起始角度和扇形总角度，以及该扇形的颜色，就能绘制出饼图了。那么对于起始角度，我们可以通过每个条目的百分比来算出：

    private void initData() {
        //默认的起始角度为-90°
        float currentStartAngle = -90;
        for (int i = 0; i < mPieLists.size(); i++) {
            PieEntry pie = mPieLists.get(i);
            pie.setCurrentStartAngle(currentStartAngle);
            //每个数据百分比对应的角度
            float sweepAngle = pie.getPercentage() / 100 * 360;
            pie.setSweepAngle(sweepAngle);
            //起始角度不断增加
            currentStartAngle += sweepAngle;
            //添加颜色
            pie.setColor(mColorLists.get(i));
        }
    }

这里需要注意的是：第一个扇形的起始角度为-90度，因为在自定义View中，0度是从右边开始的，也就是坐标轴中的X轴正方向那条线开始顺时针增加，而我们想让扇形从Y轴的上方这条线开始顺时针绘制，所以需要减90°。

现在entry中记录了每条数据的起始角度和扫过角度，可以直接遍历数据进行绘制了。但要记得在绘制之前，将paint的style设为Paint.Style.FILL，这样才能绘制出扇形：

private void drawPie(Canvas canvas) {
    for (PieEntry pie : mPieLists) {
        mPaint.setColor(pie.getColor());
        canvas.drawArc(mRectF,
                pie.getCurrentStartAngle(),
                pie.getSweepAngle(),
                true, mPaint);
    }
}

添加中心空洞

相比设计稿，发现还有中间一个空洞，这个就简单啦，确定空洞半径占饼图的比例，再绘制一个同心白色圆形就好：

    //饼图中间的空洞占据的比例
    float holeRadiusProportion = 59;
    canvas.drawCircle(0, 0, mRadius * holeRadiusProportion / 100, mPaint);

现在来看一下效果吧：

绘制延长点和圈

每个扇形都有一个延长点，点所处的位置在扇形圆弧中点的外部，对于扇形的角度我们已经知道了，所以延长点连接圆心的线，和X或Y轴形成的角度也是可知的，延长点到圆心的距离是圆半径+一小段延长距离，所以通过正余弦的算法，就能求出延长点的坐标值：

 private void drawPoint(Canvas canvas) {
        for (PieEntry pie : mPieLists) {
            //延长点的位置处于扇形的中间
            float halfAngle = pie.getCurrentStartAngle() + pie.getSweepAngle() / 2;
            float cos = (float) Math.cos(Math.toRadians(halfAngle));
            float sin = (float) Math.sin(Math.toRadians(halfAngle));
            //通过正余弦算出延长点的坐标
            float xCirclePoint = (mRadius + distance) * cos;
            float yCirclePoint = (mRadius + distance) * sin;

            mPaint.setColor(pie.getColor());
            //绘制延长点
            canvas.drawCircle(xCirclePoint, yCirclePoint, smallCircleRadius, mPaint);
            //绘制同心圆环
            mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
            canvas.drawCircle(xCirclePoint, yCirclePoint, bigCircleRadius, mPaint);
            mPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
        }
    }

得到点的位置，再以其作为圆心绘制一个小圈。运行一下，效果是这样的：

咦，出现问题了，怎么5个扇形，却只出现了4个点和圈呢？最下面紫色扇形的点并没有显示出来。

还记得一开始为饼图所处的正方形RectF设置大小吗？我们将整个View的最短边作为其边长，在只有饼图的时候是没问题的，但现在饼图的外部又多了一些显示内容，所以我们要将饼图的范围缩小，给外部的内容一些展示空间。

目前只画了点跟圈，后续还有延长线和文字，也就是饼图在View中占的空间会越来越小。如何适配饼图区域的大小，在后面的章节会提，目前我们先简单化处理，直接将饼图的半径缩小一部分:

private void initRectF() {
        float shortSideLength;
        //取短边 作为饼图的直径
        shortSideLength = (mTotalHeight < mTotalWidth) ? mTotalHeight : mTotalWidth;
        //除以2即为饼图的半径
        mRadius = (shortSideLength) / 2;
        //减少半径，为外部内容腾出显示空间
        mRadius -= 50;
        //设置RectF的坐标
        mRectF = new RectF(-mRadius, -mRadius, mRadius, mRadius);
    }

绘制延长线和字

这里我们回看设计稿，引入数学中的象限概念，将其分为4个象限

可以发现，在不同的象限中，延长线的延申方向是不一样的，所以要按照象限来对延长线和文字进行处理，这里限于篇幅不详细讲解算法思路了，这部分自己去思考一下也是蛮有意思的：

private void drawLineAndText(Canvas canvas) {
        //算出延长线转折点相对起点的正余弦值
        double offsetRadians = Math.atan(yOffset / xOffset);
        float cosOffset = (float) Math.cos(offsetRadians);
        float sinOffset = (float) Math.sin(offsetRadians);
        
        for (PieEntry pie : mPieLists) {
            //延长点的位置处于扇形的中间
            float halfAngle = pie.getCurrentStartAngle() + pie.getSweepAngle() / 2;
            float cos = (float) Math.cos(Math.toRadians(halfAngle));
            float sin = (float) Math.sin(Math.toRadians(halfAngle));
            //通过正余弦算出延长点的位置
            float xCirclePoint = (mRadius + distance) * cos;
            float yCirclePoint = (mRadius + distance) * sin;

            mPaint.setColor(pie.getColor());
            //绘制延长点
            canvas.drawCircle(xCirclePoint, yCirclePoint, smallCircleRadius, mPaint);
            //绘制同心圆环
            mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
            canvas.drawCircle(xCirclePoint, yCirclePoint, bigCircleRadius, mPaint);
            mPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);

            //将饼图分为4个象限，从右上角开始顺时针，每90度分为一个象限
            int quadrant = (int) (halfAngle + 90) / 90;
            //初始化 延长线的起点、转折点、终点
            float xLineStartPoint = 0;
            float yLineStartPoint = 0;
            float xLineTurningPoint = 0;
            float yLineTurningPoint = 0;
            float xLineEndPoint = 0;
            float yLineEndPoint = 0;
            //创建要显示的文本
            String text = pie.getLabel() + " " +
                    new DecimalFormat("#.#").format(pie.getPercentage()) + "%";
            //延长点、起点、转折点在同一条线上
            //不同象限转折的方向不同
            float cosLength = bigCircleRadius * cosOffset;
            float sinLength = bigCircleRadius * sinOffset;
            switch (quadrant) {
                case 0:
                    xLineStartPoint = xCirclePoint + cosLength;
                    yLineStartPoint = yCirclePoint - sinLength;
                    xLineTurningPoint = xLineStartPoint + xOffset;
                    yLineTurningPoint = yLineStartPoint - yOffset;
                    xLineEndPoint = xLineTurningPoint + extend;
                    yLineEndPoint = yLineTurningPoint;
                    mPaint.setTextAlign(Paint.Align.RIGHT);
                    canvas.drawText(text, xLineEndPoint, yLineEndPoint - 5, mPaint);
                    break;
                case 1:
                    xLineStartPoint = xCirclePoint + cosLength;
                    yLineStartPoint = yCirclePoint + sinLength;
                    xLineTurningPoint = xLineStartPoint + xOffset;
                    yLineTurningPoint = yLineStartPoint + yOffset;
                    xLineEndPoint = xLineTurningPoint + extend;
                    yLineEndPoint = yLineTurningPoint;
                    mPaint.setTextAlign(Paint.Align.RIGHT);
                    canvas.drawText(text, xLineEndPoint, yLineEndPoint - 5, mPaint);
                    break;
                case 2:
                    xLineStartPoint = xCirclePoint - cosLength;
                    yLineStartPoint = yCirclePoint + sinLength;
                    xLineTurningPoint = xLineStartPoint - xOffset;
                    yLineTurningPoint = yLineStartPoint + yOffset;
                    xLineEndPoint = xLineTurningPoint - extend;
                    yLineEndPoint = yLineTurningPoint;
                    mPaint.setTextAlign(Paint.Align.LEFT);
                    canvas.drawText(text, xLineEndPoint, yLineEndPoint - 5, mPaint);
                    break;
                case 3:
                    xLineStartPoint = xCirclePoint - cosLength;
                    yLineStartPoint = yCirclePoint - sinLength;
                    xLineTurningPoint = xLineStartPoint - xOffset;
                    yLineTurningPoint = yLineStartPoint - yOffset;
                    xLineEndPoint = xLineTurningPoint - extend;
                    yLineEndPoint = yLineTurningPoint;
                    mPaint.setTextAlign(Paint.Align.LEFT);
                    canvas.drawText(text, xLineEndPoint, yLineEndPoint - 5, mPaint);
                    break;
                default:
            }
            //绘制延长线
            canvas.drawLine(xLineStartPoint, yLineStartPoint, xLineTurningPoint, yLineTurningPoint, mPaint);
            canvas.drawLine(xLineTurningPoint, yLineTurningPoint, xLineEndPoint, yLineEndPoint, mPaint);
        }
    }

看一下出来的效果：

宽高适配

到这里可以说已经完成了设计师想要的效果了，是不是挺好看的呢^ ^ 不过可以看到还是有显示不全的问题，特别是在极端数据的情况，比如将数据设成下面的样子：

mPieLists.add(new PieEntry(0.01F, "服装"));
        mPieLists.add(new PieEntry(49.98F, "数码产品"));
        mPieLists.add(new PieEntry(0.01F, "保健品"));
        mPieLists.add(new PieEntry(49.98F, "户外运动用品"));

所以接下来，我们要对饼图的大小进行自动适配。还是在创建RectF的方法中进行修改：

private void initRectF() {

        Paint.FontMetrics fontMetrics = mPaint.getFontMetrics();
        //文字的高度
        float textHeight = fontMetrics.bottom - fontMetrics.top + fontMetrics.leading;
        //延长线的纵向长度
        float lineHeight = distance + bigCircleRadius + yOffset;
        //延长线的横向长度
        float lineWidth = distance + bigCircleRadius + xOffset + extend;
        //求出饼状图加延长线和文字 所有内容需要的长方形空间的长宽比
        mScale = mTotalWidth / (mTotalWidth + lineHeight * 2 + textHeight * 2 - lineWidth * 2);

        //长方形空间其短边的长度
        float shortSideLength;
        //通过宽高比选择短边
        if (mTotalWidth / mTotalHeight >= mScale) {
            shortSideLength = mTotalHeight;
        } else {
            shortSideLength = mTotalWidth / mScale;
        }
        //饼图所在的区域为正方形，处于长方形空间的中心
        //空间的高度减去上下两部分文字显示需要的高度，除以2即为饼图的半径
        mRadius = shortSideLength / 2 - lineHeight - textHeight;
        //设置RectF的坐标
        mRectF = new RectF(-mRadius, -mRadius, mRadius, mRadius);
    }

而且作为严谨的程序猿，肯定不允许有多余的空间浪费掉，所以在XML中设置高度为wrap_content时，也要能按照宽度进行适配：

 @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        //高度为WrapContent时，设置默认高度
        if (mScale != 0 && MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec) == MeasureSpec.AT_MOST) {
            int height = (int) (mTotalWidth / mScale);
            setMeasuredDimension(widthMeasureSpec, height);
        }
    }

在MainaActivity中增加了两个按钮可以动态加大和减少自定义View的高度，我们来看一下适配后的效果吧：

到这里已经按照设计稿的样子做完了，但还有很多可以添加的内容，比如延长线的角度也可以跟着变等等，都是通过正余弦算法算出坐标来，思路大体是一样的。

完整的代码可以在我的Github上查看：https://github.com/Leelion96/PieChartView

如果代码对你有一些帮助或启示，能帮我点一个小小的star就是最大的支持啦。如果本文或者代码有任何疏漏或错误，也欢迎大家给出指导意见，阿里嘎多~

作者介绍

李城：广州芦苇科技 APP 团队 Android 开发工程师

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