Canvas у Android-у: шта је то, класа Canvas и методе draw

Шта је Canvas у Android-у

Canvas — је централна класа 2D графике у Android-у која пружа методе за цртање на равни. Сваки Canvas је повезан са Bitmap — меморијском облашћу у коју се уписују резултати операција цртања. Када се View поново исцртава, систем прослеђује у onDraw() Canvas који је већ повезан са бафером тог View.

Canvas ради у координатном систему где је (0,0) горњи леви угао, оса X иде удесно, оса Y наниже. Све операције цртања користе тренутно стање Canvas-а, укључујући матрицу трансформације, област сечења (clip) и стил Paint. Према Android Documentation (2025), Canvas API укључује преко 30 draw* метода за различите типове графичких примитива.

Canvas и хардверско убрзање

Од Android 3.0 (API 11) Canvas подржава хардверско убрзање кроз DisplayList. У убрзаном режиму, Canvas операције се записују у DisplayList и затим извршавају на GPU-у. Ово даје значајан пораст перформанси, али намеће ограничења: неке Canvas операције (clipPath са не-Path клипом) нису подржане у убрзаном режиму.

Основни методи Canvas за цртање

Canvas пружа скуп метода за цртање основних примитива. Сваки метод прима геометријске параметре и објекат Paint који одређује визуелни стил.

Сваки метод може бити позван у било ком редоследу — Canvas црта по редоследу позива, постављајући нове елементе преко претходних. За сложене композиције користи се техника вишеслојног цртања са чувањем и враћањем стања Canvas-а.

Класа Paint: подешавање стилова и ефеката

Paint — је класа која одређује како ће Canvas цртати. Без Paint-а, Canvas методи су бескорисни — он задаје боју, дебљину линије, стил попуне, величину текста, ефекте (сенку, градијент, замућење) и режим преклапања.

Paint има кључна својства: color (боја), style (FILL, STROKE или FILL_AND_STROKE), strokeWidth (дебљина линије), textSize (величина текста), isAntiAlias (изглађивање), shader (градијент или слика). Креирање објекта Paint је скупа операција, зато га треба креирати једном и поново користити.

private val fillPaint = Paint().apply {
    color = Color.parseColor("#FF6200EE")
    style = Paint.Style.FILL
    isAntiAlias = true
}

private val strokePaint = Paint().apply {
    color = Color.WHITE
    style = Paint.Style.STROKE
    strokeWidth = 4f
    isAntiAlias = true
}

override fun onDraw(canvas: Canvas) {
    super.onDraw(canvas)
    canvas.drawCircle(100f, 100f, 80f, fillPaint)
    canvas.drawCircle(100f, 100f, 80f, strokePaint)
}

У овом примеру се користе два Paint: један за попуну круга љубичастом бојом, други за бели обрис. Подела на fill и stroke је стандардна пракса која омогућава флексибилно управљање изгледом без поновног креирања објеката.

Shader и градијенти

За градијентне попуне Paint прима Shader — подкласе LinearGradient, RadialGradient, SweepGradient. Shader се везује за Paint кроз метод setShader() и одређује како се боја мења по области цртања.

Трансформације Canvas: translate, rotate, scale

Canvas подржава матричне трансформације координатног система: translate() (померање), rotate() (ротација), scale() (скалирање) и skew() (нагињање). Трансформације се акумулирају: сваки наредни позив се примењује на претходне.

Управљање стеком трансформација се врши кроз save() и restore(). save() чува тренутно стање Canvas-а (матрицу, clip) на стек, restore() враћа последње сачувано стање. Између save() и restore() могу бити угнежђене трансформације.

override fun onDraw(canvas: Canvas) {
    super.onDraw(canvas)

    canvas.save() // Сачувај почетно стање
    canvas.translate(100f, 100f) // Помери координатни почетак

    // Први квадрат
    canvas.drawRect(0f, 0f, 50f, 50f, fillPaint)

    canvas.save() // Сачувај након померања
    canvas.rotate(45f, 25f, 25f) // Ротирај око центра квадрата

    // Ротирани квадрат
    canvas.drawRect(0f, 0f, 50f, 50f, strokePaint)
    canvas.restore() // Врати након ротације

    canvas.restore() // Врати почетно стање
}

Увек користите save() пре почетка трансформација и restore() након њиховог завршетка. Неуравнотежени save/restore доводе до акумулације матрице и неправилног цртања наредних елемената.

Canvas са Bitmap и Path за сложену графику

За сложену графику, Canvas се комбинује са Bitmap и Path. Bitmap се користи за учитавање слика и кеширање рендерованих оквира. Path — за изградњу произвољних Безијеових кривих, полигона и сложених контура.

Offscreen Bitmap бафер

Техника offscreen-рендеровања: креира се Bitmap, на њему се црта сложена сцена кроз посебан Canvas, а затим се готов Bitmap приказује у onDraw() кроз drawBitmap(). Ово омогућава ажурирање сложене графике без потпуног прецртавања сваког оквира.

private var offscreenBitmap: Bitmap? = null
private var offscreenCanvas: Canvas? = null

fun buildOffscreenScene(width: Int, height: Int) {
    offscreenBitmap = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888)
    offscreenCanvas = Canvas(offscreenBitmap)

    // Рендеруј сцену једном
    offscreenCanvas!!.drawColor(Color.WHITE)
    drawGrid(offscreenCanvas!!)
    drawComplexShape(offscreenCanvas!!)
}

override fun onDraw(canvas: Canvas) {
    super.onDraw(canvas)
    offscreenBitmap?.let { canvas.drawBitmap(it, 0f, 0f, null) }
}

Path се користи за изградњу сложених контура: Безијеове криве (quadTo, cubicTo), лукови (arcTo), линије (lineTo). Path може бити затворен (close()) за попуњене фигуре или отворен за линије. Главни методи drawPath() комбинују Path и Paint за коначно цртање.

Оптимизација цртања Canvas

Перформансе Canvas цртања директно утичу на FPS апликације. Главни проблеми: прекомерне алокације у onDraw(), чести invalidate() и неоптимално коришћење хардверског убрзања.

Креирајте објекте ван onDraw()

Paint, Path, Rect, RectF и други објекти треба да се креирају једном у иницијализатору или методи setup(). Свака алокација у onDraw() ствара оптерећење на garbage collector, што доводи до микро-застоја. Изузетак — static или companion object за immutable објекте.

Користите clipRect() за ограничавање области

Ако је велики део View сакривен ван видљиве области (нпр. у ScrollView), користите canvas.clipRect() за ограничавање цртања. Хардверско убрзање у овом случају додатно оптимизује сечење невидљивих пиксела.

override fun onDraw(canvas: Canvas) {
    super.onDraw(canvas)

    // Исеци на видљиву област
    canvas.save()
    canvas.clipRect(scrollX, scrollY, scrollX + width, scrollY + height)

    // Рендеруј велику сцену
    renderScene(canvas)
    canvas.restore()
}

Користите View.setLayerType() са LAYER_TYPE_HARDWARE за View са сложеном Canvas графиком која се ретко ажурира. За често ажуриране анимације користите LAYER_TYPE_NONE да бисте избегли скупо ажурирање хардверског слоја. Профилишите кроз GPU Profile Rendering и Android Studio Profiler.