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Android动画深入原理分析

2016-10-28 654

动画分类

Android动画可以分3种：View动画，帧动画和属性动画；属性动画为API11的新特性，在低版本是无法直接使用属性动画的，但可以用nineoldAndroids来实现（但是本质还是viiew动画）。学习本篇内容主要掌握以下知识：

1,View动画以及自定义View动画。
2,View动画的一些特殊使用场景。
3,对属性动画做了一个全面的介绍。
4,使用动画的一些注意事项。


view动画

View动画的四种变换效果对应着Animation的四个子类：TranslateAnimation（平移动画）、ScaleAnimation（缩放动画）、RotateAnimation（旋转动画）和AlphaAnimation（透明度动画）,他们即可以用代码来动态创建也可以用XML来定义，推荐使用可读性更好的XML来定义。 <set>标签表示动画集合，对应AnimationSet类，它可以包含若干个动画，并且他的内部也可以嵌套其他动画集合。android:interpolator 表示动画集合所采用的插值器，插值器影响动画速度，比如非匀速动画就需要通过插值器来控制动画的播放过程。
android:shareInterpolator表示集合中的动画是否和集合共享同一个插值器，如果集合不指定插值器，那么子动画就需要单独指定所需的插值器或默认值。 Animation通过setAnimationListener方法可以给View动画添加过程监听。 自定义View动画只需要继承Animation这个抽象类，并重写initialize和applyTransformation方法，在initialize方法中做一些初始化工作，在applyTransformation中进行相应的矩形变换，很多时候需要采用Camera来简化矩形变换过程。 帧动画是顺序播放一组预先定义好的图片，类似电影播放；使用简单但容易引发OOM,尽量避免使用过多尺寸较大的图片。

view动画应用场景

LayoutAnimation作用于ViewGroup,为ViewGroup指定一个动画，当他的子元素出场的时候都会具有这种动画，ListView上用的多，LayoutAnimation也是一个View动画。
代码实现：

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  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  2. <layoutAnimation xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  3.  android:animationOrder="normal"  
  4.  android:delay="0.3" android:animation="@anim/anim_item"/>  
  5.   
  6. //--- animationOrder 表示子元素的动画的顺序，有三种选项：  
  7. //normal(顺序显示）、reverse（逆序显示）和random（随机显示）。  
  8.   
  9. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  10. <set xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  11.  android:duration="300"  
  12.  android:shareInterpolator="true">  
  13.  <alpha  
  14.      android:fromAlpha="0.0"  
  15.      android:toAlpha="1.0" />  
  16.  <translate  
  17.      android:fromXDelta="300"  
  18.      android:toXDelta="0" />  
  19. </set>  
第一种，在布局中引用LayoutAnimation
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  1. <ListView  
  2.      android:id="@+id/lv"  
  3.      android:layout_width="match_parent"  
  4.      android:layout_height="0dp"  
  5.      android:layout_weight="1"  
  6.      android:layoutAnimation="@anim/anim_layout"/>  
第二种，代码种使用
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  1. Animation animation = AnimationUtils.loadAnimation(this, R.anim.anim_item);  
  2. LayoutAnimationController controller = new LayoutAnimationController(animation);  
  3. controller.setDelay(0.5f);  
  4. controller.setOrder(LayoutAnimationController.ORDER_NORMAL);  
  5. listview.setLayoutAnimation(controller);  

帧动画

  逐帧动画（Frame-by-frame Animations）从字面上理解就是一帧挨着一帧的播放图片，类似于播放电影的效果。不同于View动画，Android系统提供了一个类AnimationDrawable来实现帧动画，帧动画比较简单，我们看一个例子就行了。
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  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  2. <animation-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  3.     android:oneshot="false">  
  4.   
  5.     <item  
  6.         android:drawable="@mipmap/lottery_1"  
  7.         android:duration="200" />  
  8.   // ...省略很多  
  9.     <item  
  10.         android:drawable="@mipmap/lottery_6"  
  11.         android:duration="200" />  
  12.   
  13. </animation-list>  

然后
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  1. imageView.setImageResource(R.drawable.frame_anim);  
  2. AnimationDrawable animationDrawable = (AnimationDrawable) imageView.getDrawable();  
  3. animationDrawable.start();//启动start，关闭stop  

属性动画

属性动画是Android 3.0新加入(api 11)的功能，不同于之前的view动画（看过的都知道，view动画比如实现的位移其实不是真正的位置移动，只是实现了一些简单的视觉效果）。属性动画对之前的动画做了很大的拓展，毫不夸张的说，属性动画可以实现任何动画效果，因为在作用的对象是属性（对象），属性动画中有几个概念需要我们注意下，

ValueAnimator、ObjectAnimator、AnimatorSet等。

属性动画作用属性

1，属性动画可以对任意对象的属性进行动画而不仅仅是View，属性动画默认间隔300ms，默认帧率10ms/帧。
2，看一段代码
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  1. <set  
  2.   android:ordering=["together" | "sequentially"]>  
  3.   
  4.     <objectAnimator  
  5.         android:propertyName="string"  
  6.         android:duration="int"  
  7.         android:valueFrom="float | int | color"  
  8.         android:valueTo="float | int | color"  
  9.         android:startOffset="int"  
  10.         android:repeatCount="int"  
  11.         android:repeatMode=["repeat" | "reverse"]  
  12.         android:valueType=["intType" | "floatType"]/>  
  13.   
  14.     <animator  
  15.         android:duration="int"  
  16.         android:valueFrom="float | int | color"  
  17.         android:valueTo="float | int | color"  
  18.         android:startOffset="int"  
  19.         android:repeatCount="int"  
  20.         android:repeatMode=["repeat" | "reverse"]  
  21.         android:valueType=["intType" | "floatType"]/>  
  22.   
  23.     <set>  
  24.         ...  
  25.     </set>  
  26. </set>  

<set>
它代表的就是一个AnimatorSet对象。里面有一个 ordering属性，主要是指定动画的播放顺序。

<objectAnimator> 
它表示一个ObjectAnimator对象。它里面有很多属性，我们重点需要了解的也是它。
android:propertyName -------属性名称，例如一个view对象的”alpha”和”backgroundColor”。
android:valueFrom   --------变化开始值
android:valueTo ------------变化结束值
android:valueType -------变化值类型 ，它有两种值：intType和floatType，默认值floatType。
android:duration ---------持续时间
android:startOffset ---------动画开始延迟时间
android:repeatCount --------重复次数，-1表示无限重复，默认为-1
android:repeatMode 重复模式，前提是android:repeatCount为-1 ，它有两种值：”reverse”和”repeat”，分别表示反向和顺序方向。

<animator>
它对应的就是ValueAnimator对象。它主要有以下属性。
android:valueFrom
android:valueTo
android:duration
android:startOffset
android:repeatCount
android:repeatMode
android:valueType

定义了一组动画之后，我们怎么让它运行起来呢？
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  1. AnimatorSet set = (AnimatorSet) AnimatorInflater.loadAnimator(myContext,  
  2.     R.anim.property_animator);  
  3. set.setTarget(myObject);//myObject表示作用的对象  
  4. set.start();  

插值器和估值器

时间插值器（TimeInterpolator）的作用是根据时间流逝的百分比来计算出当前属性值改变的百分比，系统预置的有LinearInterpolator（线性插值器：匀速动画），AccelerateDecelerateInterpolator（加速减速插值器：动画两头慢中间快），DecelerateInterpolator(减速插值器：动画越来越慢）。

注：这里的插值器很多，可以翻看我之前关于插值器的讲解。

估值器（TypeEvaluator）的作用是根据当前属性改变的百分比来计算改变后的属性值。系统预置有IntEvaluator 、FloatEvaluator 、ArgbEvaluator。

举个简单的例子吧
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  1. public class IntEvaluator implements TypeEvaluator<Integer> {  
  2.  public Integer evaluate(float fraction, Integer startValue, Integer endValue) {  
  3.      int startInt = startValue;  
  4.      return (int)(startInt + fraction * (endValue - startInt));  
  5.  }  
  6. }  
上述代码就是计算当前属性所占总共的百分百。

插值器和估值器除了系统提供之外，我们还可以自定义实现，自定义插值器需要实现Interpolator或者TimeInterpolator；自定义估值器算法需要实现TypeEvaluator。

属性动画监听器

属性动画监听器用于监听动画的播放过程，主要有两个接口：AnimatorUpdateListener和AnimatorListener 。
AnimatorListener 
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  1. public static interface AnimatorListener {  
  2.     void onAnimationStart(Animator animation); //动画开始  
  3.     void onAnimationEnd(Animator animation); //动画结束  
  4.     void onAnimationCancel(Animator animation); //动画取消  
  5.     void onAnimationRepeat(Animator animation); //动画重复播放  
  6. }  
AnimatorUpdateListener
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  1. public static interface AnimatorUpdateListener {  
  2.     void onAnimationUpdate(ValueAnimator animator);  
  3. }  

应用场景

这里我们先提一个问题：给Button加一个动画，让Button在2秒内将宽带从当前宽度增加到500dp，也行你会说，很简单啊，直接用view动画就可以实现，view动画不是有个缩放动画，但是你可以试试，view动画是不支持对宽度和高度进行改变的。Button继承自TextView，setWidth是对TextView的，所以直接对Button做setWidth是不行的。那么要怎么做呢？
针对上面的问题，官网api给出了如下的方案：
  • 给你的对象加上get和set方法，如果你有权限的话
  • 用一个类来包装原始对象，间接提高get和set方法
  • 采用ValueAnimator，监听动画执行过程，实现属性的改变

有了上面的说明，我们大致明白了，要实现开始说的这个问题的效果，我们需要用一个间接的类来实现get和set方法或者自己实现一个ValueAnimator。
第一种，自己封装一个类实现get和set方法，这也是我们常用的，拓展性强

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  1. public class ViewWrapper {  
  2.  private View target;  
  3.  public ViewWrapper(View target) {  
  4.      this.target = target;  
  5.  }  
  6.  public int getWidth() {  
  7.      return target.getLayoutParams().width;  
  8.  }  
  9.  public void setWidth(int width) {  
  10.      target.getLayoutParams().width = width;  
  11.      target.requestLayout();  
  12.  }  
  13. }  

第二种，采用ValueAnimator，监听动画过程。

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  1. private void startValueAnimator(final View target, final int start, final int end) {  
  2.    ValueAnimator valueAnimator = ValueAnimator.ofInt(1, 100);  
  3.    valueAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {  
  4.        private IntEvaluator mEvaluation = new IntEvaluator();//新建一个整形估值器作为临时变量  
  5.   
  6.        @Override  
  7.        public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {  
  8.            //获得当前动画的进度值 1~100之间  
  9.            int currentValue = (int) animation.getAnimatedValue();  
  10.            //获得当前进度占整个动画过程的比例，浮点型，0~1之间  
  11.            float fraction = animation.getAnimatedFraction();  
  12.            //调用估值器，通过比例计算出宽度   
  13.            int targetWidth = mEvaluation.evaluate(fraction, start, end);  
  14.            target.getLayoutParams().width = targetWidth;  
  15.            //设置给作用的对象，刷新页面  
  16.            target.requestLayout();  
  17.        }  
  18.    });  
  19. }  

属性动画的工作原理

属性动画的工作原理，主要是对作用的对象不断的调用get/set方法来改变初始值和最终值，然后set到动画属性上即可。然后通过消息机制（Handler（不过这里的Handler不是我们常用的handler，而是AnimationHandler，它其实本质就是一个Runable）和Looper去将动画执行出来）,通过代码我们发现它调了JNI的代码，不过这个我们不用关心，我们直接看ObjectAnimator.start()
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  1. private void start(boolean playBackwards) {  
  2.         if(Looper.myLooper() == null) {  
  3.             throw new AndroidRuntimeException("Animators may only be run on Looper threads");  
  4.         } else {  
  5.             this.mPlayingBackwards = playBackwards;  
  6.             this.mCurrentIteration = 0;  
  7.             this.mPlayingState = 0;  
  8.             this.mStarted = true;  
  9.             this.mStartedDelay = false;  
  10.             ((ArrayList)sPendingAnimations.get()).add(this);  
  11.             if(this.mStartDelay == 0L) {  
  12.                 this.setCurrentPlayTime(this.getCurrentPlayTime());  
  13.                 this.mPlayingState = 0;  
  14.                 this.mRunning = true;  
  15.                 if(this.mListeners != null) {  
  16.                     ArrayList animationHandler = (ArrayList)this.mListeners.clone();  
  17.                     int numListeners = animationHandler.size();  
  18.   
  19.                     for(int i = 0; i < numListeners; ++i) {  
  20.                         ((AnimatorListener)animationHandler.get(i)).onAnimationStart(this);  
  21.                     }  
  22.                 }  
  23.             }  
  24.   
  25.             ValueAnimator.AnimationHandler var5 = (ValueAnimator.AnimationHandler)sAnimationHandler.get();  
  26.             if(var5 == null) {  
  27.                 var5 = new ValueAnimator.AnimationHandler(null);  
  28.                 sAnimationHandler.set(var5);  
  29.             }  
  30.   
  31.             var5.sendEmptyMessage(0);  
  32.         }  
  33.     }  
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  1. private static final ThreadLocal<ArrayList<ValueAnimator>> sAnimations = new ThreadLocal() {  
  2.        protected ArrayList<ValueAnimator> initialValue() {  
  3.            return new ArrayList();  
  4.        }  
  5.    };  
  6.    private static final ThreadLocal<ArrayList<ValueAnimator>> sPendingAnimations = new ThreadLocal() {  
  7.        protected ArrayList<ValueAnimator> initialValue() {  
  8.            return new ArrayList();  
  9.        }  
  10.    };  
  11.    private static final ThreadLocal<ArrayList<ValueAnimator>> sDelayedAnims = new ThreadLocal() {  
  12.        protected ArrayList<ValueAnimator> initialValue() {  
  13.            return new ArrayList();  
  14.        }  
  15.    };  
  16.    private static final ThreadLocal<ArrayList<ValueAnimator>> sEndingAnims = new ThreadLocal() {  
  17.        protected ArrayList<ValueAnimator> initialValue() {  
  18.            return new ArrayList();  
  19.        }  
  20.    };  
  21.    private static final ThreadLocal<ArrayList<ValueAnimator>> sReadyAnims = new ThreadLocal() {  
  22.        protected ArrayList<ValueAnimator> initialValue() {  
  23.            return new ArrayList();  
  24.        }  
  25.    };  

这里系统怎么计算每一帧的动画的呢，看看下面的代码
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  1. void animateValue(float fraction) {  
  2.         fraction = this.mInterpolator.getInterpolation(fraction);  
  3.         this.mCurrentFraction = fraction;  
  4.         int numValues = this.mValues.length;  
  5.   
  6.         int numListeners;  
  7.         for(numListeners = 0; numListeners < numValues; ++numListeners) {  
  8.             this.mValues[numListeners].calculateValue(fraction);  
  9.         }  
  10.   
  11.         if(this.mUpdateListeners != null) {  
  12.             numListeners = this.mUpdateListeners.size();  
  13.   
  14.             for(int i = 0; i < numListeners; ++i) {  
  15.                 ((ValueAnimator.AnimatorUpdateListener)this.mUpdateListeners.get(i)).onAnimationUpdate(this);  
  16.             }  
  17.         }  
  18.   
  19.     }  

不过我们知道要改变动画，一定调用了get/set方法，那我们重点看下这相关的代码。这段代码在setProperty方法里面
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  1. public void setProperty(Property property) {  
  2.        if(this.mValues != null) {  
  3.            PropertyValuesHolder valuesHolder = this.mValues[0];  
  4.            String oldName = valuesHolder.getPropertyName();  
  5.            valuesHolder.setProperty(property);  
  6.            this.mValuesMap.remove(oldName);  
  7.            this.mValuesMap.put(this.mPropertyName, valuesHolder);  
  8.        }  
  9.   
  10.        if(this.mProperty != null) {  
  11.            this.mPropertyName = property.getName();  
  12.        }  
  13.   
  14.        this.mProperty = property;  
  15.        this.mInitialized = false;  
  16.    }  
这里有一个PropertyValuesHolder，顾名思义这是一个操作数据的类，和我们的adapter的Holder差不多，该方法的get方法主要用到了反射。
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  1. private void setupValue(Object target, Keyframe kf) {  
  2.        if(this.mProperty != null) {  
  3.            kf.setValue(this.mProperty.get(target));  
  4.        }  
  5.   
  6.        try {  
  7.            if(this.mGetter == null) {  
  8.                Class e = target.getClass();  
  9.                this.setupGetter(e);  
  10.            }  
  11.   
  12.            kf.setValue(this.mGetter.invoke(target, new Object[0]));  
  13.        } catch (InvocationTargetException var4) {  
  14.            Log.e("PropertyValuesHolder", var4.toString());  
  15.        } catch (IllegalAccessException var5) {  
  16.            Log.e("PropertyValuesHolder", var5.toString());  
  17.        }  
  18.   
  19.    }  

代码就看到这，有兴趣的可以去看下源码



使用属性动画需要注意的事项

使用帧动画时，当图片数量较多且图片分辨率较大的时候容易出现 OOM，需注意，尽量避免使用帧动画。 使用无限循环的属性动画时，在Activity退出时即使停止，否则将导致Activity无法释放从而造成 内存泄露。 View动画是对View的影像做动画，并不是真正的改变了View的状态，因此有时候会出现动画完成后View无法隐藏（setVisibility(View.GONE）失效），这时候调用view.clearAnimation()清理View动画即可解决。 不要使用px，使用px会导致不同设备上有不同的效果。 View动画是对View的影像做动画，View的真实位置没有变动，也就导致点击View动画后的位置触摸事件不会响应，属性动画不存在这个问题。 使用动画的过程中，使用硬件加速可以提高动画的流畅度。 动画在3.0以下的系统存在兼容性问题，特殊场景可能无法正常工作，需做好适配工作。
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