Android应用层

Android动画

Drawable动画、View动画、属性动画，以及由属性动画封装出的Transition、Content Trasition、Shared Element Transition

Posted by candy1126xx on April 21, 2017

三种基本动画

  • Drawable Animation：指定每一帧的图片和播放时间，有序的进行播放而形成动画效果。
  • View Animation：当View回溯到DecorView被标记为PFLAG_INVALIDATED，以致其将被重绘时，在View.draw()中，将动画某一帧的计算结果赋值给RenderNode/Canvas，从而改变绘制结果，连贯起来就形成了动画。
  • Property Animation：在每次“Choreographer刷新“中，用差值器和估值器由时间比率计算出值，改变View的某项属性，从而形成动画效果。

差值器

差值器的作用是定义动画因子与时间比率(已过时长/总时长)的关系，根据时间比率算出动画因子供估值器使用。接口为TimeInterpolator。默认实现有：

  • AccelerateDecelerateInterpolator：其止时变化较慢，而中间变化较快。
  • AccelerateInterpolator：从慢到快。
  • AnticipateInterpolator：
  • AnticipateOvershootInterpolator：
  • BounceInterpolator：
  • CycleInterpolator：
  • DecelerateInterpolator：
  • LinearInterpolator：
  • OvershootInterpolator：

估值器

估值器接收动画因子、起止值，计算出当前值，供改变属性。接口为TypeEvaluator。默认实现有：

  • IntEvaluator：
  • FloatEvaluator：
  • ArgbEvaluator：

属性动画

重要的类

  • KeyFrame：描述动画的某一帧的“时间/值”。mFraction：某一帧的动画因子。mValue：某一帧的值。
  • mInterpolator：
  • KeyFrameSet：一组KeyFrame。
  • mEvaluator：计算关键帧之间帧的值所用的估值器。
  • mInterpolator：只用于2关键帧帧的情况。
  • PropertyValuesHolder：封装某属性及对应的KeyFrameSet。
  • mEvaluator：计算关键帧之间帧的值所用的估值器，与KeyFrameSet中的是同一对象。
  • ValueAnimator：只提供差值，需要手动修改对象的属性。
  • mValues(PropertyValuesHolder[])：该动画中要改变的所有属性的PropertyValuesHolder。
  • mValuesMap(HaskMap<String， PropertyValuesHolder>)：该动画中要改变的所有属性及其对应的PropertyValuesHolder。
  • mInterpolator：
  • mPlayingState：
  • mPaused：
  • mResumed：
  • AnimationHandler：不是真正的Handler。它递归地调用Choreographer.postCallback()向Choreographer中CALLBACK_ANIMATION队列插入Runnable。它被放入ThreadLocal以避免竞态条件(线程单例)。在执行过程中多次使用“集合克隆法”，以防止执行过程中增减集合元素造成的错误。
  • mPendingAnimations：保存所有请求执行的动画。
  • mAnimations：保存所有正在执行的动画。
  • mDelayAnims：保存所有延迟执行的动画。
  • mReadAnims：保存所有延迟执行的、已到执行时间的动画。
  • mTmpAnimations：
  • mEndAnims：

可见，KeyFrame、KeyFrameSet、ValueAnimator中都有差值器的引用。其中，KeyFrame、KeyFrameSet是同一个差值器对象，而ValueAnimator中是不同的。1帧属性动画要使用2个差值器，1个估值器。

ValueAnimator

创建动画

ValueAnimator.onInt()/onFloat()…

根据传入的参数创建至少2个(传入参数个)KeyFrame。第一个KeyFrame的mFraction为0，mValue为第一个参数；之后第i个KeyFrame的mFraction为i/传入参数数量，mValue为第i个参数。因此这些KeyFrame是均匀分布在时间轴上的。然后以这组KeyFrame为参数构建KeyFrameSet。再以KeyFrameSet为参数构建PropertyValuesHolder。再以PropertyValuesHolder为元素填充ValueAnimator.mValues及ValueAnimator.mValuesMap。

执行动画

ValueAnimator.start()

  1. 检查调用线程是否是Looper的；不是则抛出错误。
  2. 创建AnimationHandler，并把ValueAnimator对象加入AnimationHandler.mPendingAnimations，并调用AnimationHandler.start()。
  3. 在AnimationHandler.start()中，调用Choreographer.postCallback()向Choreographer中CALLBACK_ANIMATION队列插入Runnable。
  4. 当“Choreographer刷新“发生时，就会执行Runnable执行体。在执行体中，
  5. 遍历AnimationHandler.mPendingAnimations，
    • 对立即执行的动画：调用ValueAnimator.startAnimation()。
    • 对延迟执行的动画：加入AnimationHandler.mDelayAnims。
  6. 遍历AnimationHandler.mDelayAnims，把所有到时间了该执行的动画加入AnimationHandler.mReadAnims。
  7. 遍历AnimationHandler.mReadAnims，把其中的动画从AnimationHandler.mDelayAnims中删除，并把AnimationHandler.mAnimations中的元素都加入AnimationHandler.mTmpAnimations，并执行每个元素的ValueAnimator.doAnimationFrame()。
  8. 如果ValueAnimator.doAnimationFrame()返回true，说明这个动画执行完了，把它加入AnimationHandler.mEndAnims。
  9. 清空AnimationHandler.mTmpAnimations。
  10. 遍历AnimationHandler.mEndAnims，调用每个元素的ValueAnimator.endAnimation()。
  11. 清空AnimationHandler.mEndAnims。
  12. 调用Choreographer.postCallback()向Choreographer中CALLBACK_COMMIT队列插入Runnable，这个Runnable的作用是使AnimationHandler.mAnimations中的动画的开始时间与“Choreographer刷新”对齐。
  13. 如果此时AnimationHandler.mAnimations或AnimationHandler.mDelayAnims不为空，即还有动画需要执行，就再次调用Choreographer.postCallback()向Choreographer中CALLBACK_ANIMATION队列插入Runnable。这与3形成递归。

由以上知，ValueAnimator执行动画的关键在于3个方法：

startAnimation()：遍历ValueAnimator.mValues，调用每个PropertyValuesHolder的init()。在init()中，创建估值器。然后把ValueAnimator对象加入AnimationHandler.mAnimations。

doAnimationFrame()：先处理Pause/Resume/Stop状态，需要将时间对齐。然后计算时间比率。

  • 时间比率 >= 1：处理“超时”/“反弹”等，转化为< 1的情况。
  • 时间比率 <= 1：根据时间比率、由差值器计算出动画因子，再由估值器计算出值。
  • 只有2个关键帧(准备阶段只传入了起止值)：
  • 时间比率 <= 0：
  • 时间比率 == 1:
  • 0 < 时间比率 < 1：

endAnimation()：从集合中删除该元素。动画状态改为STOPPED。

另外，注意到Pause/Stop的动画，并不是删除了CALLBACK_ANIMATION队列中的Runnable，而是在doAnimationFrame()中不作出反应。

ObjectAnimator

ObjectAnimator继承自ViewAnimator，具有其所有特性，并添加了自动修改属性值的功能。

  • 在创建阶段会把属性的Getter方法保存在mGetter(Method)、Setter方法保存在mSetter(Method)。
  • 在执行阶段会用Setter方法为属性赋值。

View动画

重要的类

  • Transformation：定义动画某一帧的变形信息。mMatrix(Matrix)：变形矩阵。
  • mAlpha：透明度。
  • mTransformationType：变化类型。有4个值：TYPE_IDENTITY：没有变化。TYPE_ALPHA：透明度变化。TYPE_MATRIX：缩放、位移变化。TYPE_BOTH：透明度、缩放、位移变化。
  • mClipRect：
  • Animation：
  • mPreviousRegion：保存相对于该View左上角的原本的四边位置。
  • mListenerHandler：
  • mOnStart/mOnRepeat/mOnEnd：执行动画监听回调的Runnable。
  • mInterpolator：
  • View.mCurrentAnimation：绑定到该View的动画。
  • ViewGroup.mChildTransformation：供子View保存某帧动画的计算结果。所有子View共用1个，以节省空间。

创建动画

  2. 调用View.setAnimation()为View.mCurrentAnimation赋值。

执行动画

View.startAnimation()

  1. 把从该View回溯到DecorView标记为PFLAG_INVALIDATED;
  2. 在View绘制过程(onDraw())中：
  3. 如果View.mCurrentAnimation不为空，则调用View.applyLegacyAnimation()。在View.applyLegacyAnimation()中：
  4. 如果没有调用过Animation.initialized()，则调用Animation.initialized()重置所有参数，再调用Animation.initializeInvalidateRegion()记录下相对于该View左上角的原本的四边位置，再调用Animation.setListenerHandler()，把mAttatchInfo.mHandler赋值给Animation.mListenerHandler，mAttatchInfo.mHandler是向UI线程发信息的，所以动画监听回调都是在UI线程执行的。
  5. 由开始时间、动画时长、当前时间计算时间比率，再由差值器计算出动画因子，调用Animation.applyTransformation()。Animation子类重写applyTransformation()，以实现自己的动画逻辑。最终计算结果记录在ViewGroup.mChildTransformation。
  6. 调用软/硬件绘制方法用计算结果改变绘制结果。

View动画不影响触摸事件

一个按钮用View动画移动一段距离，要点击原位才有反应。因为View动画只改变绘制结果，不改变View的位置(mTop等)，而触摸事件分发机制中，判断事件是否落到了该View上，使用的是View的位置。

Transition

重要的类

  • Scene：封装了控件树的一个子树，表示需要执行动画的部分。
  • mSceneRoot：执行动画的子树的根节点。
  • mLayoutId：layout文件的ID，在入场时将用它替换mSceneRoot的子节点。
  • mLayout：一个View树，在入场时将用它替换mSceneRoot的子节点。
  • mEnterAction/mExitAction(Runnable)：定义入场/出场时，除动画外的其它动作。
  • Transition：比较两个Scene中相同控件的属性的不同，自动生成属性动画。
  • mSceneRoot：场景。
  • captureValues()：计算动画参数。
  • playTransition()：创建并执行属性动画。
  • TransitionManager：
  • mSceneTransition：保存“一个场景进出”的动画。
  • mScenePairTransition：保存“两个场景切换”的动画。
  • sRunningTransition：保存所有正在执行的场景动画及其对应的子树。线程单例。
  • mPendingTransition：保存所有正在执行的场景动画的子树。
  • AnimationInfo：
  • TransitionValues：

封装Scene

创建动画并执行

在TransitionManager.changeScene()中：

  1. 把Scene.mSceneRoot加入TransitionManager.mPendingTransition。
  2. 暂停所有Scene.mSceneRoot对应的动画。
  3. 执行Scene.mEnterAction。
  4. 为Scene.mSceneRoot添加ViewTreeObserver.OnPreDrawListener，在onPreDraw()回调中：
  5. 从TransitionManager.mPendingTransition中删除Scene.mSceneRoot。
  6. 把Transition对象加入TransitionManager.sRunningTransition。
  7. 为Transition对象添加监听：当动画执行完毕，从TransitionManager.sRunningTransition中删除Transition对象。
  8. 调用Transition.captureValues()。
  9. 恢复所有Scene.mSceneRoot对应的动画。
  10. 调用Transition.playTransition()。

定义Activity转场动画

定义主题的窗口动画

Activity.overridePendingTransition()

Content Transition

分为2步。先把A界面封装为StartScene1。然后所有控件的可见性设为INVISIBLE，并封装为EndScene1。用Transition1比较StartScene1和EndScene1的不同创建并执行属性动画。再把B界面所有控件的可见性设为INVISIBLE，封装为StartScene2。然后所有控件的可见性设为VISIBLE，并封装为EndScene2。用Transition2比较StartScene2和EndScene2的不同创建并执行属性动画。

getWindow().setExitTransition(); // 界面1跳转到界面2时，界面1的效果
getWindow().setEnterTransition(); // 界面1跳转到界面2时，界面2的效果
getWindow().setReturnTransition(); // 界面2跳回到界面1时，界面2的效果
getWindow().setReenterTransition(); // 界面2跳转到界面1时，界面1的效果
ActivityOptionsCompat.makeSceneTransitionAnimation(activity).toBundle(); // 把它作为startActivity()的第二个参数
Transition.excludeTarget()； // 指定某个控件不一起执行动画

Shared Element Transition

共享元素动画。可以和Content Transition一起使用。无法为每个共享元素单独设置动画效果。

getWindow().setSharedElementEnterTransition(); // 共享元素进入界面2时的动画
getWindow().setSharedElementReturnTransition(); // 共享元素返回界面1时的动画
ActivityOptionsCompat.makeSceneTransitionAnimation(activity, pair...);
// 其中，pair是个数可变的Pair对象。Pair是可序列化的HashMap，以View为键，以String为值。
// 这里的String值，必须与界面2的对应的共享元素的transitionName一致。
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