Android猎奇宝宝_06_聊一聊Android里的动画
这一篇我们来聊一聊高大上的动画效果。
首先说一个常识，一个对理解动画最重要的概念，亦是动画的本质：
动画的原理是利人眼的视觉暂留的特性，即如果一帧帧图像切换的足够快的话，人眼就察觉不到停顿，看起来就像连续的动画了。
动画的原理很简单，就是让图像进行快速的切换。动画的难点是计算出每两帧之间的差异，比如一个位移动画，对于每一帧你都必须计算出它的位置，如果是直线匀速的。很容易计算，但如果是曲线的而且还是有加速度(即移动的速度是会变化的)的，那么计算就会变的复杂了。
总结一下，动画有两个要素，一个是若干的帧图像，一个是变化。
回到Android的动画体系，有一道很普遍的面试题：Android中动画的种类？
在我以前面试时，答案还只有两种，不过现在3.0版本以后现在变成3种了。
下面我们一种一种讲。
（1）Frame Animation(帧动画)
这个是最简单的，即我们提供第一帧到最后一帧的所有帧，然后系统帮我们快速的显示出来而已，没啥好说的。
这种动画在实际开发中也比较少用，因为需要大量的图片资源，浪费存储空间。
（2）传统View动画
我先说下这种动画的原理，然后我们再到源码中去验证。
前面说过，动画有两个要素：若干的帧和变化。
而传统View动画的原理就是：我们只提供一帧和变化，然后系统基于我们提供的这一帧和变化，去生成动画需要的所有帧，然后不停的刷新界面轮播帧直到动画结束。
来看一下一个最简单的动画实现：
Button btn=new Button(MainActivity.this); ScaleAnimation anim=new ScaleAnimation(0, 1, 0, 1); btn.startAnimation(anim);
这里的Button的初始状态就是我们提供的一帧，构造ScaleAnimation的参数列表就是我们提供的变化。
startAnimation是通知系统开始执行动画的方法：
public void startAnimation(Animation animation) {
animation.setStartTime(Animation.START_ON_FIRST_FRAME);
setAnimation(animation);
invalidateParentCaches();
invalidate(true);
}
startAnimation会将要执行的动画保存(setAnimation)，然后请求重绘。所以我们可以确定在重绘过程中，一定会对这个保存动画的变量进行是否为空和动画类型的判断。
这里呢不打算详细讲请求重绘的过程，我们只需要知道重绘的请求会一直向上向父View传递，然后到最顶层父View后再反向向下传递，我们这里只关注传递到Button的父View时发生的事。
我们知道所有容器View都是ViewGroup或其子类，在重绘时子View是由父View来绘制出来的，这里我们从下面的ViewGroup的dispatchDraw方法开始追踪：
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
//...省略非关键代码...
//看到回调方法onAnimationStart在这里被调用，说明动画是从这里之后就开始的
if (mAnimationListener != null) {
mAnimationListener.onAnimationStart(controller.getAnimation());
}
//...省略非关键代码...
boolean more = false;
final long drawingTime = getDrawingTime();
//这个是判断child是否有特定的绘制顺序，跟我们的动画实现无关，我们只关注一种情形
if ((flags & FLAG_USE_CHILD_DRAWING_ORDER) == 0) {
for (int i = 0; i < count; i++) {
final View child = children[i];
if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {
more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);
}
}
} else {
for (int i = 0; i < count; i++) {
final View child = children[getChildDrawingOrder(count, i)];
//如果这个child可见或者有动画需要执行的话
//由于我们之前在 startAnimation方法中调用了setAnimation(animation)方法
//所以getAnimation()结果不为空
if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {
//more用来标示动画的状态，more==true时表示动画还没结束，为false则表示动画已经结束了
more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);
}
}
}
//...省略非关键代码...
}
跳到drawChild(canvas, child, drawingTime)方法:
protected boolean drawChild(Canvas canvas, View child, long drawingTime) {
return child.draw(canvas, this, drawingTime);
}
跳到child的draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime)方法，这个方法很长，我只说明一些关键语句：
boolean more = false;同样用来标示动画是否结束
Transformation transformToApply = null;之前说过动画的所有帧都有系统生成，而Transformation是用来描述每一帧的状态信息，Transformation中有3个成员变量：
//一个矩阵，通过改变它可以改变画布
//会影响画布的大小、位置和旋转角度
//而画布的改变就会影响到绘制在其上面的View
//传统View动画就是通过改变画布(Canvas)的方式去产生所有的帧
protected Matrix mMatrix;
//影响透明度
protected float mAlpha;
//动画需要改变的类型
//大小，位移、旋转需要改变mMatrix
//透明度转变动画需要改变mAlpha
protected int mTransformationType;
继续：
final Animation a = getAnimation();
if (a != null) {
more = drawAnimation(parent, drawingTime, a, scalingRequired);
//...省略非关键代码...
//这一句后面会说明
transformToApply = parent.getChildTransformation();
}
先看下drawAnimation(ViewGroup parent, long drawingTime,Animation a, boolean scalingRequired)方法：
private boolean drawAnimation(ViewGroup parent, long drawingTime,
Animation a, boolean scalingRequired) {
Transformation invalidationTransform;
final int flags = parent.mGroupFlags;
//这里判断动画是否进行过初始化，若否则进行初始化
final boolean initialized = a.isInitialized();
if (!initialized) {
a.initialize(mRight - mLeft, mBottom - mTop, parent.getWidth(), parent.getHeight());
a.initializeInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop);
if (mAttachInfo != null) a.setListenerHandler(mAttachInfo.mHandler);
onAnimationStart();
}
//这里注意帧信息是保存在parent的
final Transformation t = parent.getChildTransformation();
//这一句是关键，是计算变化的地方
//getTransformation方法的作用就是要根据动画已经进行的时间和一些其它信息
//来计算出当前时刻要显示的这一帧的状态信息，并保存到t中
//接下来后面就会从t取出信息来改变画布
boolean more = a.getTransformation(drawingTime, t, 1f);
//...省略非关键代码...
//如果动画还没到结束时间
if (more) {
//会在这里调用 parent.invalidate()方法请求重绘，然后呢又会去计算下一帧的信息，改变画布，绘制帧，一直循环直到动画结束
}
return more;
}
回到draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime)方法，前面没说明的：
transformToApply = parent.getChildTransformation();
现在我们知道了drawAnimation方法计算出来的绘制当前帧的信息是保存在parent里的，这里就是把它取出来。
接下来还是在draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime)方法里，如果是动画类型是需要改变Matrix的话，会调用：
canvas.concat(transformToApply.getMatrix());
要改变透明度的话会调用：
canvas.saveLayerAlpha();
最后调用：
draw(canvas);
把改变后的画布传给draw(canvas)方法，开始绘制帧。
小结：传统View动画通过改变Canvas来生成动画所需要的帧，每一帧Canvas的变化信息由Transformation类来保存，而该如何变化由Animation实现类来决定，具体是每个Animation的子类都重写了方法：
protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t)
参数interpolatedTime是动画已经进行的时间（注：这是在没有设置Interpolator的情况下，关于Interpolator我会在后面再说明），t用来保存计算出来的结果。
补充：传统View动画有一个经常会出现的问题就是，一个按钮在进行位移动画之后，如果设置了setFillAfter(true)，那么会停留在最后一帧，但是点击的触发位置还是在原位置。如果你仔细阅读了上面得源码分析，你就明白原因了：传统View动画只是改变画布，对于进行动画的物体(比如我们例子中的Button)并不会进行改变，而触摸、点击等事件的位置判断并不受画布的影响。
一个不完美的解决方法：不要设置setFillAfter(true)，设置动画监听，在动画结束时调用layout()方法进行重新布局。
例子：
对一个按钮(btn)进行了一个向右移100、向下移200的动画：
anim = new TranslateAnimation(0, 100, 0, 200); btn.startAnimation(anim);设置监听：
anim.setAnimationListener(new AnimationListener() {
public void onAnimationStart(Animation animation) {
}
public void onAnimationRepeat(Animation animation) {
}
@Override
public void onAnimationEnd(Animation animation) {
// TODO Auto-generated method stub
btn.layout(btn.getLeft() + 100, btn.getTop() + 200,
btn.getRight() + 100, btn.getBottom() + 200);
}
});
这种方法的缺陷：
（1）layout方法会导致Button闪一下。
（2）这里只是一个简单的位移动画，如果动画复杂的话，想计算出layout方法的4个参数也会变得很复杂。
（3）Property Animation(属性动画)
属性动画跟传统View动画是类似的，其实所有动画都是类似的，不同的是我们是通过改变什么来达到动画的视觉效果的。
传统View动画通过改变View所在的画布，让View随着画布的变化而变化，但直接改变要进行动画的物体本身可能更简单。
属性动画就是通过改变物体的属性来达到动画效果的，这里说物体而不是View是因为Android的属性动画并没有规定进行动画的必须是View(当然大多数、几乎全部、差不多都是View)，它只是依据我们提供的改变去改变一个对象的属性值，至于改变了这个属性值之后会发生什么事，它是不管的。
说下属性动画最重要的两个类：
（1）ValueAnimator
这个类就像它的名字一样，值的动画师，它只关注值的变化，依据我们给出的变化来提供某个时刻的值应该为多少。
例子：
我们想让一个值在1s的时间内从0匀速地变为1，那么ValueAnimator会在0ms时返回0,500ms时返回0.5，以此类推。
（2）ObjectAnimator
ObjectAnimator是ValueAnimator的子类，它与ValueAnimator的区别是它不仅仅提供值，它还会在得出值后去改变属性值。
ObjectAnimator的实现原理：
ObjectAnimator objectAnimator=ObjectAnimator.ofFloat(btn, "x", new float[]{0,100});
objectAnimator.setDuration(1000);
objectAnimator.start();
第一个参数就是我们想改变其属性的对象。
第二个参数是属性的名称，要注意的是这并不意味着这个对象就必须要拥有这个属性变量。
因为ObjectAnimator是通过反射属性的getter和setter方法去改变和获取属性值，所以你只要有对应的getter和setter方法（要符合驼峰命名规则）。
第三个参数就是我们提供的变化，一个数组参数，数组的大小必须为2或者1。
2的情况：数组第一个元素做为初始值，第二个作为结束值，这种情况下对应的getter方法不是必须的。
1的情况：ObjectAnimator通过反射调用getter方法将获得的结果作为初始值，将数组中唯一元素作为结束值，这种情况下getter方法是必须的。
我来用文字来描述一下上面几条语句表达的意思：
请在1s内匀速的将btn的"x"属性值从0增长到100,谢谢！
注：像我上面说的，改变属性值不是真的类似btn.x=value这种方式，比如上面这个例子，ObjectAnimator每隔一段时间，当ValueAnimator计算出新的值时，它就会通过反射去执行语句btn.setX(value);，直到动画时间结束。
当然，对于View来说，在调用setX方法时肯定会去请求重绘，而在重绘过程中，不管setX做了什么，最终肯定会影响到View绘制出来的水平位置。当这些都不关ObjectAnimator事，ObjectAnimator只是改变属性值，不关心改变后会发生什么。
关于属性动画的源码我就不分析了，有兴趣的推荐一篇博客，讲得很好：传送门
附：Interpolator
前面的例子都是匀速地变化，而Interpolator就是可以改变改变速度的东东(是两个改变，我没打错),可以实现类似物理中的加速度，但其实可以实现更多。
不管是传统View动画还是属性动画，都得先计算出下一帧的信息再去请求刷新，而Interpolator就是提供一个对计算出来的值一次修改的机会。还是上面的例子：
在没有设置Interpolator的情况下，"x"的值在500ms时应该为50；
如果设置了一个越来越快的Interpolator，那么"x"的值在500ms时应该小于50，btn开始会移动地比较慢，然后越来越快。Interpolator就是在得出"x"为50的基础上再进行一次修改，这次修改可以是任意的，但一般不会偏差太大。可以是40、60、100，这是比较正常的，也可以是200、99999999，这些也是可以的，不过我们不会这么做。
回到前面的：
protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t)
我们可以自定义Interpolator，只要实现Interpolator接口重写float getInterpolation(float input);方法，这里的input并不是50，而是动画已进行时间的百分比。系统已经实现了几个常用的Interpolator，一般情况下是够用了。如AccelerateInterpolator就是上面说的开始慢，然后越来越快，与之对应的DecelerateInterpolator则相反，开始快然后越来越慢。