拼图滑块 创意验证码控件

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手把手带你打造一个 Android 热修复框架

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非常细节的教学，值得学习一哈~

本文作者

作者：LowCoder

链接：

http://blog.csdn.net/sdfsdfdfa/article/details/79120665

本文由作者投稿发布。

大家好，博主毕业工作半年多了。今天给大噶呈献博主博客处女作——Android拼图滑块验证码控件。由于初写博客，很多地方可能不够好，望各位多多给点意见。工作半年才送出第一篇博客很惭愧555。

1概述

验证码是可以区分用户是人还是计算机。可以防止破解密码、刷票等恶意行为。客户端上多数用在关键操作上，比如购买、登录、注册等场景。本文将介绍Android拼图滑块验证码控件是如何一步一步编写形成的。希望能帮助到大家。 

当然，如果仅仅是实现效果如何实现就太没技术含量了。本文将通过介绍如何编写此控件的同时，介绍Android自定义控件的一些技巧。

效果图

2分析

由效果图可以看到一张图片，一个可拖动滑块条，拖动滑块条，滑块拼图跟随滑动，滑动拼图到正确位置并松开手指，图下方会出现验证信息，滑动到错误位置并松开，也会出现验证信息。 

看到这样的效果，很多人估计都能看出来，这是一个ViewGroup包装了一个ImageView和Seekbar。没错，控件确实是LinearLayout包裹着一个ImageView和Seekar，然而Android自带的ImageView和Seekbar并不能实现效果，需要改造。如何改造后面再说。

现在来看看整体控件的结构: 

从图看到，控件是由PictureVertifyView和TextSeekbar组合在一个Captcha里面。也就是前面所说的一个LinearLayout包裹一个ImageView和Seekbar，并将这些形成一个小团体。

其中团体的老大我就叫他Captcha,PictureVertifyView和TextSeekbar就是他的小跟班，社团跟客户谈业务只能由老大进行，老大将工作吩咐给跟班，跟班们根据自己的能力做自己的本职，PictureVertifyView就是做拼图这块的，TextSeekbar就是做滑动条这块的，最终组合成一个能完成客户需求的整体。 

废话不多说，开始写干货。

3实现

3.1 编写PictureVertifyView类

PictureVertifyView就是效果图上部分的拼图块，也是Captcha控件的核心。主要完成拼图的绘制，逻辑。

3.1.1PictureVertifyView类的状态

首先PictureVertifyView有6种状态(点击、滑动、松开手指、验证成功、验证失败、初始化),这些状态将影响PictureVertifyView的绘制。至于怎么影响，后面将会说明。

private static final int STATE_DOWN = 1;
private static final int STATE_MOVE = 2;
private static final int STATE_LOOSEN = 3;
private static final int STATE_IDEL = 4;
private static final int STATE_ACCESS = 5;
private static final int STATE_UNACCESS = 6;
private int mState = STATE_IDEL;

 //手指按下
 void down(int progress) {
        startTouchTime = System.currentTimeMillis();
        mState = STATE_DOWN;
        currentPosition = (int) (progress / 100f * (getWidth() - Utils.dp2px(getContext(), 50)));
        invalidate();
    }
   //手指滑动，改变缺块图片位置
    void move(int progress) {
        mState = STATE_MOVE;
        currentPosition = (int) (progress / 100f * (getWidth() - Utils.dp2px(getContext(), 50)));
        invalidate();
    }
   //手指松开，进行验证
    void loose() {
        mState = STATE_LOOSEN;
        looseTime = System.currentTimeMillis();
        checkAccess();
        invalidate();
    }
  //复位到初始状态，当复位的初始状态，所有东西都会重置
    void reset() {
        mState = STATE_IDEL;
        verfityBlock.recycle();
        verfityBlock = null;
        info = null;
        blockShape = null;
        invalidate();
    }
   //验证不通过
    void unAccess() {
        mState = STATE_UNACCESS;
        invalidate();
    }
   //验证通过
    void access() {
        mState = STATE_ACCESS;
        invalidate();
    }

3.2 拼图缺块位置信息生成

拼图缺块信息既是拼图缺块的位置,这里将封装成一个实体类PositionINfo如下：

public static class PositionInfo {
    //缺块在整张图片的左上角x轴位置
    int left;
    //缺块在整张图片的左上角y轴位置
    int top;
    public PositionInfo(int left, int top) {
        this.left = left;
        this.top = top;
    }
}

对于验证码拼图缺块的位置是要在图片范围内随机生成的。代码如下：

@Override
public PositionInfo getBlockPostionInfo(int width, int height) {
    Random random = new Random();
    int edge = Utils.dp2px(getContext(), 50);
    int left = random.nextInt(width - edge);
    //Avoid robot frequently and quickly click the start point to access the captcha.
    if (left < edge) {
        left = edge;
    }
    int top = random.nextInt(height - edge);
    if (top < 0) {
        top = 0;
    }
    return new PositionInfo(left, top);
}

这里面对缺块作了边界限制，如下图: 

从图上看到，图片的左上角的点坐标限制在里面的矩形中，这样做的目的是防止缺块超出图片边界。看到这里有人要疑惑，为了防止缺块超出整张图片范围，限制右、下边界可以理解，为什么还要限制左边界。

原因很简单，Captcha是基于按下和松开TextSeekbar来判断是否要进行验证。万一机器人模拟快速点击滑动条的初始位置，而缺块正好又生成在图片最左边，这样不就不需要滑动就能通过验证了吗。虽然缺块生成在图片的最左边几率很小，但是我还是拒绝这种欧气的产生。

3.3缺块的形状

缺块的形状就是一个Path类，如何编写？这还用问吗？你弄个圆也行，弄个三角形也行，这里我就弄个不知道名字的形状好了，代码如下:

public Path getBlockShape(int blockSize) {
    int gap = Utils.dp2px(getContext(), blockSize/5f);
    Path path = new Path();
    path.moveTo(0, gap);
    path.rLineTo(Utils.dp2px(getContext(), blockSize/2.5f), 0);
    path.rLineTo(0, -gap);
    path.rLineTo(gap, 0);
    path.rLineTo(0, gap);
    path.rLineTo(2 * gap, 0);
    path.rLineTo(0, 4 * gap);
    path.rLineTo(-5 * gap, 0);
    path.rLineTo(0, -1.5f * gap);
    path.rLineTo(gap, 0);
    path.rLineTo(0, -gap);
    path.rLineTo(-gap, 0);
    path.close();
    return path;
}
//不过注意了，你设计的Path的狂傲要限制在blockSize(缺块大小)内。

3.4生成缺块图片

上面介绍了缺块的形状，这里我们讲讲如何生成缺块图片。缺块图片是要在原图根据缺块形状裁的，至于怎么裁，代码如下:

private Bitmap createBlockBitmap() {
   //创建一张白纸
    Bitmap tempBitmap = Bitmap.createBitmap(getWidth(), getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888);
    //将这张白纸片放入画布中
    Canvas canvas = new Canvas(tempBitmap);
    //由于PictureVertifyView是继承ImageView，这里我们直接拿到ImageView的Drawable图片并限制其宽高以达到Drawable是和ImageView的宽高是一致的
    getDrawable().setBounds(0, 0, getWidth(), getHeight());
    //把画布的可画范围限制在缺块形状中，当然这个blockShape已经根据缺块位置进行偏移
    canvas.clipPath(blockShape);
    //画画
    getDrawable().draw(canvas);
    //先忽略下面这句好吗
    mStrategy.decoreateSwipeBlockBitmap(canvas,blockShape);
    return cropBitmap(tempBitmap);
}

这时tempBitmap是这样的:外矩形是透明的，内矩形就是缺块的内容，而整张tempBitmap的大小跟ImageView的大小一样，很多无用面积，而我们需要的是里面那张。别急cropBitmp方法就是帮我们裁出里面那部分。 

private Bitmap cropBitmap(Bitmap bmp) {
    Bitmap result = null;
    int size = Utils.dp2px(getContext(), blockSize);
    //一句代码就裁出来了，就是这么简单
    result = Bitmap.createBitmap(bmp, info.left, info.top, size, size);
    bmp.recycle();
    return result;
}

3.5 绘制

在看绘制代码前，我们先来看看下面这张图，看看怎么绘制。 

实际上绘制并不复杂，就是在ImageView的基础上加上一个缺块的阴影遮盖原来图片的一部分，再加上裁出来的缺块图片。由于本控件的滑动条是水平滑动的，所以缺块图片和缺块阴影在同一水平线上，只是水平位置不同。验证是否通过是判断currentPostion和left是否大概相等。怎么个大概？我代码是写10个像素。 

好了,贴代码:

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    //绘制前，我们要判断是否有缺块的位置信息，缺块形状和图片，没有的话要先获得它们的实例,其中mStrategy的作用，我们后面将会说到。
    if (info == null) {
        info = mStrategy.getBlockPostionInfo(getWidth(), getHeight());
    }
    if (blockShape == null) {
        blockShape = mStrategy.getBlockShape(blockSize);
        blockShape.offset(info.left, info.top);
    }
    if (verfityBlock == null) {
        verfityBlock = createBlockBitmap();
    }
    //上文已经说过，状态会影响绘制内容，其中当状态为非验证成功时，会绘制阴影，当状态为滑动或初始时绘制滑动的缺块图片(写代码最怕为改名字，有些名字很尴尬，请多多包涵)
    if (mState != STATE_ACCESS) {
        canvas.drawPath(blockShape, shadowPaint);
    }
    if (mState == STATE_MOVE || mState == STATE_IDEL) 
        canvas.drawBitmap(verfityBlock, currentPosition, info.top, bitmapPaint);
    }
}

3.6 验证算法

前面提到，当松开手指，缺块图片和缺块阴影重合的时候就是验证通过，否则失败，其代码很简单:

private void checkAccess() {
//判断currentPostion（滑块水平位置)和info.left(阴影水平位置)是否在容差以内
    if (Math.abs(currentPosition - info.left) < TOLERANCE) {
        access();
        //listener监听器用于监听验证成功失败事件
        if (listener != null) {
        //小操作，用于记录用户验证所需要的时间，详细看工程代码
            long deltaTime = looseTime - startTouchTime;
            listener.onAccess(deltaTime);
        }
    } else {
        unAccess();
        if (listener != null) {
            listener.onFailed();
        }
    }
}

4编写TextSeekbar

TextSeekbar就是效果图下面那个滑动条，它相当于团队里老板的市场调研，观察客户的喜好再告诉给老板，老板再叫PictureVertifyView做什么。

TextSeekbar继承于Seekbar，功能很简单，就是在绘制完Seekbar的时候多绘制一行字,代码如下:

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.drawText("向右滑动滑块完成拼图", getWidth() / 2, getHeight() / 2 + textPaint.getTextSize() / 2 - 4, textPaint);
}
//注意，这个地方有点偷工减料了，文字垂直方向的偏移并没有准确计算，只是在手机上调试视觉上就是差不多这样，这里深感抱歉。

5编写Captcha老大

前文说过，Captcha就是团队老大，外面客户谈业务只能跟它谈，再将工作分配给小弟。Captcha就相当于团队的门面，其实门面嘛是可有可无的。有了PictureVertifyView和TextSeekbar就可以进行业务工作，但是国不能一日无君，社团不能一日无老大。老大是对内统筹下属工作，对外是外界与团队进行沟通的对象。 

Captcha其实就是一个LinearLayout包裹PictureVertifyView和TextSeekbar的组合控件，当然也可以是FrameLayout等。 

Captcha的编写与编写组合控件的步骤一样，编写xml布局文件，编写控制逻辑。

5.1xml布局

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:background="@drawable/container_backgroud"
    android:padding="10dp"
    android:orientation="vertical">
    <FrameLayout
        android:layout_width="match_parent"
        android:paddingLeft="10dp"
        android:paddingRight="10dp"
        android:layout_height="200dp">
        <com.luozm.captcha.PictureVertifyView
            android:id="@+id/vertifyView"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="200dp"
            android:scaleType="fitXY" />
        <LinearLayout
            android:visibility="gone"
            android:id="@+id/accessRight"
            android:background="#7F000000"
            android:orientation="horizontal"
            android:layout_gravity="bottom"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="28dp">
            <ImageView
                android:src="@drawable/right"
                android:layout_marginLeft="10dp"
                android:layout_width="20dp"
                android:layout_gravity="center"
                android:layout_height="20dp" />
            <TextView
                android:id="@+id/accessText"
                android:layout_width="wrap_content"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:layout_gravity="center"
                android:layout_marginLeft="10dp"
                android:textColor="#FFFFFF"
                android:text="验证通过,耗时1000毫秒"
                android:textSize="14sp"/>
        </LinearLayout>
        <LinearLayout
            android:id="@+id/accessFailed"
            android:background="#7F000000"
            android:orientation="horizontal"
            android:visibility="gone"
            android:layout_gravity="bottom"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="28dp">
            <ImageView
                android:src="@drawable/wrong"
                android:layout_marginLeft="10dp"
                android:layout_width="20dp"
                android:layout_gravity="center"
                android:layout_height="20dp" />
            <TextView
                android:id="@+id/accessFailedText"
                android:layout_width="wrap_content"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:layout_gravity="center"
                android:layout_marginLeft="10dp"
                android:textColor="#FFFFFF"
                android:textSize="14sp"/>
        </LinearLayout>
    </FrameLayout>
    <com.luozm.captcha.TextSeekbar
        android:id="@+id/seekbar"
        android:layout_gravity="center"
        style="@style/MySeekbarSytle"
        android:splitTrack="false"
        android:thumbOffset="0dp"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_marginTop="16dp" />
</LinearLayout>

布局很简单，除了前文介绍的TextSeekbar和PictureVertifyView外还有一个覆盖在PictureVertifyView底部的用于显示验证信息的布局。

5.2控制逻辑

Captcha的作用就是统筹子控件的逻辑，相当于一个Activity界面统筹各个控件工作完成一个功能。在这里，Captcha主要是通过TextSeekbar的拖动事件触发PictureVertifyView状态的改变。其代码如下:

seekbar.setOnSeekBarChangeListener(new SeekBar.OnSeekBarChangeListener() {
    @Override
    public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int progress, boolean fromUser) {
        if (isDown) {
            isDown = false;
            if (progress > 10) {
                isResponse = false;
            } else {
                isResponse = true;
                accessFailed.setVisibility(GONE);
                vertifyView.down(0);
            }
        }
        if (isResponse) {
            vertifyView.move(progress);
        } else {
            seekBar.setProgress(0);
            isResponse = false;
        }
    }
    @Override
    public void onStartTrackingTouch(SeekBar seekBar) {
        isDown = true;
    }
    @Override
    public void onStopTrackingTouch(SeekBar seekBar) {
        if (isResponse) {
            vertifyView.loose();
        }
    }
});

由于Android自带的Seekbar的progress值是随用户手指的位置改变，即使手指并非按下滑动块也能改变其值。因此，上面代码作了用户按下滑动块才能拖动，避免progress值的瞬变。

6策略模式

刚写这个控件的时候，只是为了完成项目中登录验证的功能，PictureVertifyView的拼图形状，拼图效果都是写死的。而为了让控件的使用者可以自行定制想要的拼图效果，采用策略模式对控件进行大改造，将定义拼图效果的方法移至策略类当中。其类图大概如下图: 

 
读者在前文中应该留意到mStrategy这个引用。这就是PictureVertifyView通过引用CaptchaStrategy的一个实现类从而确定自己要用到的拼图效果。

CaptchaStrategy的代码如下:

public abstract class CaptchaStrategy {
    protected Context mContext;
    public CaptchaStrategy(Context ctx) {
        this.mContext = ctx;
    }
    protected Context getContext() {
        return mContext;
    }
    /**
     * 定义缺块的形状
     *
     * @param blockSize 单位dp，注意转化为px
     * @return path of the shape
     */
    public abstract Path getBlockShape(int blockSize);
    /**
     * 定义缺块的位置信息生成算法
     *
     * @param width  picture width
     * @param height picture height
     * @return position info of the block
     */
    public abstract PictureVertifyView.PositionInfo getBlockPostionInfo(int width, int height);
    /**
     * 获得缺块阴影的Paint
     */
    public abstract Paint getBlockShadowPaint();
    /**
     * 获得滑块图片的Paint
     */
    public abstract Paint getBlockBitmapPaint();
    /**
     * 装饰滑块图片，在绘制图片后执行，即绘制滑块前景
     */
    public void decoreateSwipeBlockBitmap(Canvas canvas,Path shape) {
    }
}

它的默认实现类为DefaultCaptchaStrategy,代码如下:

public class DefaultCaptchaStrategy extends CaptchaStrategy {
    public DefaultCaptchaStrategy(Context ctx) {
        super(ctx);
    }
    @Override
    public Path getBlockShape(int blockSize) {
        int gap = Utils.dp2px(getContext(), blockSize/5f);
        Path path = new Path();
        path.moveTo(0, gap);
        path.rLineTo(Utils.dp2px(getContext(), blockSize/2.5f), 0);
        path.rLineTo(0, -gap);
        path.rLineTo(gap, 0);
        path.rLineTo(0, gap);
        path.rLineTo(2 * gap, 0);
        path.rLineTo(0, 4 * gap);
        path.rLineTo(-5 * gap, 0);
        path.rLineTo(0, -1.5f * gap);
        path.rLineTo(gap, 0);
        path.rLineTo(0, -gap);
        path.rLineTo(-gap, 0);
        path.close();
        return path;
    }
    @Override
    public PictureVertifyView.PositionInfo getBlockPostionInfo(int width, int height) {
        Random random = new Random();
        int edge = Utils.dp2px(getContext(), 50);
        int left = random.nextInt(width - edge);
        //Avoid robot frequently and quickly click the start point to access the captcha.
        if (left < edge) {
            left = edge;
        }
        int top = random.nextInt(height - edge);
        if (top < 0) {
            top = 0;
        }
        return new PictureVertifyView.PositionInfo(left, top);
    }
    @Override
    public Paint getBlockShadowPaint() {
        Paint shadowPaint = new Paint();
        shadowPaint.setColor(Color.parseColor("#000000"));
        shadowPaint.setAlpha(165);
        return shadowPaint;
    }
    @Override
    public Paint getBlockBitmapPaint() {
        Paint paint = new Paint();
        return paint;
    }
    @Override
    public void decoreateSwipeBlockBitmap(Canvas canvas, Path shape) {
        Paint paint = new Paint();
        paint.setColor(Color.parseColor("#FFFFFF"));
        paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        paint.setStrokeWidth(10);
        paint.setPathEffect(new DashPathEffect(new float[]{20,20},10));
        Path path = new Path(shape);
        canvas.drawPath(path,paint);
    }
}

总结

通过拼图滑块验证码控件的编写，了解到自定义控件的一些技巧和步骤。此外还能免费在项目中用到拼图验证码(因为市面上网易的云盾验证码，极验都是付费的)。 

最后，给伸手党一个福利，控件已上传到jcenter。使用者可移至gayhub查看使用。 
Captcha Github

https://github.com/luozhanming/Captcha

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