Android Matrix 方法详解__android matrix详解

一、简介

Android android.graphics.Matrix 类是一个3 x 3的矩阵(方阵)，上一张几乎所有介绍Matrix的文章都会引用的Matrix内容图：

Android Matrix 方法详解_android

android.graphics.Matrix.png

Matrix使用非常广泛，平时我们使用的补间动画、图像变换、画布的变换、大名鼎鼎的MPAndroidChart图表库等都使用了Matrix。在平时的开发当中，Matrix的使用有时可以起到事半功倍的效果。

二、相关方法

1、equals

比较两个矩阵是否相等。

    Matrix matrix1 = new Matrix();
Matrix matrix2 = new Matrix();
matrix1.setTranslate(1,2);
matrix2.setTranslate(2,2);
// 输出：matrix1 == matrix2:false
System.out.println("matrix1 == matrix2:" + matrix1.equals(matrix2));

2、+号相连/toString/toShortString

将矩阵转换为字符串。

    Matrix matrix = new Matrix();

// 输出：+号相连：Matrix{[1.0, 0.0, 0.0][0.0, 1.0, 0.0][0.0, 0.0, 1.0]}
System.out.println("+号相连：" + matrix);
// 输出：Matrix{[1.0, 0.0, 0.0][0.0, 1.0, 0.0][0.0, 0.0, 1.0]}
System.out.println("toString：" + matrix.toString());
// 输出：[1.0, 0.0, 0.0][0.0, 1.0, 0.0][0.0, 0.0, 1.0]
System.out.println("toShortString：" + matrix.toShortString());

3、getValues()、setValues()

当我们调用Matrix类的 getValues(float[] values)、setValues(float[] values) 方法时，可以将这个矩阵转换成一个数组进行操作。转换后的数组为：

[ MSCALE_X, MSKEW_X, MTRANS_X, MSKEW_Y, MSCALE_Y, MTRANS_Y, MPERSP_0, MPERSP_1, MPERSP_2]

为了方便操作这个数组，在 android.graphics.Matrix 类中，定义了MSCALE_X、MSKEW_X...变量，分别代表各自功能在数组中对应的下标，具体内容如下：

public static final int MSCALE_X = 0;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MSKEW_X  = 1;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MTRANS_X = 2;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MSKEW_Y  = 3;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MSCALE_Y = 4;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MTRANS_Y = 5;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MPERSP_0 = 6;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MPERSP_1 = 7;   //!< use with getValues/setValues
public static final int MPERSP_2 = 8;   //!< use with getValues/setValues

方法示例：

    Matrix matrix = new Matrix();

// matrix = [1.0, 0.0, 0.0][0.0, 1.0, 0.0][0.0, 0.0, 1.0]
System.out.println("matrix = " + matrix.toShortString());

float[] values = new float[9];
matrix.getValues(values);

// matrix转换成数组后 = [1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
System.out.println("matrix转换成数组后 = " + Arrays.toString(values));

// 为matrix赋值
values [Matrix.MTRANS_X] = 2;
values [Matrix.MTRANS_Y] = 3;
matrix.setValues(values);

// matrix = [1.0, 0.0, 2.0][0.0, 1.0, 3.0][0.0, 0.0, 1.0]
System.out.println("matrix = " + matrix.toShortString());

4、setXXX/preXXX/postXXX

XXX可以是Translate、Scale、Rotate、Skew和Concat。其中Concat参数为Matrix，表示直接操作Matrix。由于缩放、旋转、错切可以绕中心操作，如果指定了中心，则变换步骤为：

将原点平移到该点。
做缩放、错切、旋转操作。
原点平移到原来的原点处。

方法参数转换成了一个怎样的矩阵？

// 下面代码中参数(2,2) 转换后的矩阵为
// [2.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 2.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]
// 即根据XXX代表的功能修改矩阵中对应功能位置的值即可
matrix.postScale(2,2);

setXXX

首先会将该Matrix重置为单位矩阵，即相当于首先会调用reset()方法，然后再设置该Matrix中对应功能的值。例：

    // [1.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 1.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]
Matrix matrix = new Matrix();

// [1.0, 0.0, 0.0]    [2.0, 3.0, 4.0]
// [0.0, 1.0, 0.0] -> [2.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]    [1.0, 1.0, 1.0]
matrix.setValues(new float[]{2.0f,3.0f, 4.0f,
2.0f,0.0f, 0.0f,
1.0f,1.0f,1.0f});

// [2.0, 3.0, 4.0]    [1.0, 0.0, 0.0]    [2.0, 0.0, 0.0]
// [2.0, 2.0, 0.0] -> [0.0, 1.0, 0.0] -> [0.0, 2.0, 0.0]
// [1.0, 1.0, 1.0]    [0.0, 0.0, 1.0]    [0.0, 0.0, 1.0]
matrix.setScale(2,2);

preXXX

不会重置Matrix，相当于当前操作矩阵(A)左乘参数矩阵(B)，即AB。例：

    // [1.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 1.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]
Matrix matrix = new Matrix();

// [1.0, 0.0, 0.0]    [2.0, 3.0, 4.0]
// [0.0, 1.0, 0.0] -> [2.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]    [1.0, 1.0, 1.0]
matrix.setValues(new float[]{2.0f,3.0f, 4.0f,
2.0f,0.0f, 0.0f,
1.0f,1.0f,1.0f});

// [2.0, 3.0, 4.0]           [2.0, 0.0, 0.0]   [4.0, 6.0, 4.0]
// [2.0, 0.0, 0.0](matrix) * [0.0, 2.0, 0.0] = [4.0, 0.0, 0.0](matrix)
// [1.0, 1.0, 1.0]           [0.0, 0.0, 1.0]   [2.0, 2.0, 1.0]
matrix.preScale(2,2);

postXXX

不会重置Matrix，相当于当前操作矩阵(A)右乘参数矩阵(B)，即BA，例：

    // [1.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 1.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]
Matrix matrix = new Matrix();

// [1.0, 0.0, 0.0]    [2.0, 3.0, 4.0]
// [0.0, 1.0, 0.0] -> [2.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]    [1.0, 1.0, 1.0]
matrix.setValues(new float[]{2.0f,3.0f, 4.0f,
2.0f,0.0f, 0.0f,
1.0f,1.0f,1.0f});

// [2.0, 0.0, 0.0]   [2.0, 3.0, 4.0]            [4.0, 6.0, 8.0]
// [0.0, 2.0, 0.0] * [2.0, 0.0, 0.0] (matrix) = [4.0, 0.0, 0.0](matrix)
// [0.0, 0.0, 1.0]   [1.0, 1.0, 1.0]            [1.0, 1.0, 1.0]
matrix.postScale(2,2);

setContact

关于setContact(Matrix m1,Matrix m2)方法，需要单独说下，它的参数为两个Matrix对象，计算规则为：当前操作的Matrix对象 = m1 * m2;

例：

    // [1.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 1.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]
Matrix matrix = new Matrix();
Matrix matrix1 = new Matrix();
Matrix matrix2 = new Matrix();

// [1.0, 0.0, 0.0]    [2.0, 3.0, 4.0]
// [0.0, 1.0, 0.0] -> [2.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]    [1.0, 1.0, 1.0]
matrix1.setValues(new float[]{2.0f,3.0f, 4.0f,
2.0f,0.0f, 0.0f,
1.0f,1.0f,1.0f});

// [1.0, 0.0, 0.0]    [2.0, 5.0, 4.0]
// [0.0, 1.0, 0.0] -> [3.0, 0.0, 0.0]
// [0.0, 0.0, 1.0]    [1.0, 2.0, 1.0]
matrix2.setValues(new float[]{2.0f,5.0f, 4.0f,
3.0f,0.0f, 0.0f,
1.0f,2.0f,1.0f});

// [2.0, 3.0, 4.0]            [2.0, 5.0, 4.0]            [17.0, 18.0, 12.0]
// [2.0, 2.0, 0.0](matrix1) * [3.0, 0.0, 0.0](matrix2) = [4.0,  10.0, 8.0 ] (matrix)
// [1.0, 1.0, 1.0]            [1.0, 2.0, 1.0]            [6.0,  7.0,  5.0 ]
matrix.setConcat(matrix1,matrix2);

5、mapRadius/mapPoints/mapRect/mapVectors

可翻译为将矩阵映射到（作用于）点、矩形、半径、向量。

mapRadius

半径的计算。例：

    // 一个半径为100.0f的圆，放大1倍后，半径也将增大一倍。据说用在画布中的圆随画布大小变化时
float radius = 100.0f;
float radiusAfterMatrix;
Matrix matrixRadius = new Matrix();
matrixRadius.setScale(2,2);
radiusAfterMatrix = matrixRadius.mapRadius(radius);
// 输出：radius=200.0
System.out.println("radius=" + radiusAfterMatrix);

mapPoints

此方法有3个重载方法。点数组各值分别代表 pts[x0,y0,x1,y1 ... xn,yn] ,因为一个点的确定需要x坐标和y坐标两个值，所以，pts数组的长度一般为偶数，如果为奇数，则最后一个值不参与计算（长度为1将不计算）。下面给出具体例子，例子中将会详细说明mapPoints方法。

    // =======================
// mapPoints(float[] pts)
// =======================
// 运算后的结果会保存在pts数组中，原pts数组中的内容会被覆盖

// 1.《点的移动》,对于任意点(Xn,Yn),x轴方向平移dx,y轴方向平移dy后有：
//  Xn = Xn + dx
//  Yn = Yn + dy
float[] ptsTrans = {6,2};
Matrix matrixTrans = new Matrix();
matrixTrans.setTranslate(-2,2);
matrixTrans.mapPoints(ptsTrans);
// 输出：trans=[4.0, 4.0]
System.out.println("trans=" + Arrays.toString(ptsTrans));

// 2.《点的放大》，对于任意点(Xn,Yn),绕点(px,py)x轴、y轴方向分别放大sx倍、sy倍后，有：
//  Xn = Xn * sx + (px - px * sx)
//  Yn = Yn * sy + (py - sy * py)
float[] ptsScale = {2,3};
Matrix matrixScale = new Matrix();
matrixScale.setScale(3,6,2,2);
matrixScale.mapPoints(ptsScale);
// 输出：scale=[2.0, 8.0]
System.out.println("scale=" + Arrays.toString(ptsScale));

// 3.《点的旋转》，对于任意点(Xn,Yn),绕点(px,py)旋转a度后，有：
//  Xn = (Xn - px) * cos(a) - (Yn - py) * sin(a) + px
//  Yn = (Xn - px) * sin(a) + (Yn - py) * cos(a) + py
float[] ptsRotate = {6,6};
Matrix matrixRotate = new Matrix();
matrixRotate.preRotate(90,2,3);
matrixRotate.mapPoints(ptsRotate);
// 输出：rotate=[-1.0,7.0]
System.out.println("rotate=" + Arrays.toString(ptsRotate));

// 4.《点的错切》,对于任意点(Xn,Yn),绕点(px,py)x轴、y轴方向分别错切kx、ky后，有：
//  Xn = Xn + kx(Yn - py)
//  Yn = Yn + ky(Xn - px)
float[] ptsSkew = {3,2};
Matrix matrixSkew = new Matrix();
matrixSkew.setSkew(2,3,6,8);
matrixSkew.mapPoints(ptsSkew);
// 输出：skew=[-9.0,-7.0]
System.out.println("skew=" + Arrays.toString(ptsSkew));

// ===================================
// mapPoints(float[] dst, float[] src)
// ===================================
// 运算后的结果保存在dst数组中，原src数组中的内容会保留

float[] src = {2,3,3,3};
float[] dst = new float[src.length];
Matrix matrixDstSrc = new Matrix();
matrixDstSrc.setTranslate(