Android动画原理

一、前言

Android动画包含三种：补间动画（Tween Animation），帧动画(Frame Animation)，属性动画 (Property Animation)。其中属性动画是从Android 3.0之后加入的。

 

本文着重介绍三种动画的实现原理，阅读本文的前提是应该可以简单的使用上述三种动画。

如不熟悉可以参考以下链接，

补间动画： http://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5730520.html

逐帧动画： http://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5733740.html

属性动画： http://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5738478.html

 

二、补间动画原理(Tween Animation)

 

原理：在绘制的过程中， 尝试获取动画在当前时刻的变换， 然后应用到view的绘制中。

 

说明：

绘制是显示view所必不可少的过程，通过view的draw方法可以看到绘制的流程。

查看View.java的源码，可以发现有两个draw方法，一个有一个参数，一个有三个参数。分别是

 

public void draw(Canvas canvas)

boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime)

 

其中一个参数的draw方法是具体的绘制过程（绘制背景、绘制内容、绘制前景...）

含有三个参数的draw方法是由父布局调用的(ViewGroup.drawChild),因为Android绘制的过程是从根布局开始,

子View是否能够绘制由父布局决定。这个方法就是提前处理绘制的位置的地方，补间动画也是在此处进行了处理以实现动画的效果。

 

先举一个例子，

 

Animation translateAnimation = new TranslateAnimation(0, 100, 0, 0);

translateAnimation.setDuration(500);

translateAnimation.setInterpolator(new AccelerateInterpolator());

translateAnimation.setFillAfter(true);//设置动画结束后保持当前的位置（即不返回到动画开始前的位置）

imageView.startAnimation(translateAnimation);

 

一个动画重要的东西就四个部分，开始时间，结束时间，做什么，如何做。

上述是一个imageView在x方向移动的动画，可以看到它符合上面所说的四个部分，

做什么：沿ｘ方向移动100

如何做：直线且不断加速

开始时间：startAnimtion调用的那一刻

结束时间: 开始时间+500

 

从上面也大致了解到补间动画的框架是通过先建立一个Animation对象并对其设置一些属性，然后将它与一个view建立关联，

最后这个view可以执行这个动画。

 

由此我们开始分析Animation的源码(基于Android 6.0)：

Animation及相关类的源码在frameworks/base/core/java/android/view/animation包中。

 

其中Animation类是一个抽象类，虽然它没有抽象方法，但是它有一个空方法

protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t)

可以看到，它有两个参数，第一个参数是 interpolatedTime 它代表插值后的时间，第二个参数是Transformation类的实例

 

Transformation是一个实体类，它主要的内容是透明度和一个矩阵。

所以子类实现了applyTransformation方法后可以针对插值时间来对Transformation做一定的操作来实现变化。

 

同时可以看到 applyTransformation是在Animtaion的getTransformation中调用的，

public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation outTransformation)

其中currentTime作为一个参数，虽然期望的是当前时间，但是不是用还是由调用者决定。

第二个参数目的是调用者传进来作为收集变化信息

 

此方法除了调用回调(开始，结束，重复)，重点是调用applyTransformation前的这一句

final float interpolatedTime = mInterpolator. getInterpolation(normalizedTime);

 

插值器的目的是为了将控制动画速度的过程抽离出来，它是通过改变时间来改变最终效果。

 

normalizedTime　的范围是0.0f~1.0f

但是interpolatedTime可以超出这个范围

 

所以在实现applyTransformation的时候需要考虑插值后的时间这个范围之外的情况。

 

下面以TranslateAnimation和AccelerateInterpolator来说明是如何实现的

可以知道

TranslateAnimation主要实现 applyTransformation方法

AccelerateInterpolator主要实现 getInterpolation方法

 

下面是两个方法的源码：

 

  protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) {

  float dx = mFromXDelta;

  float dy = mFromYDelta;

  if (mFromXDelta != mToXDelta) {

                 dx = mFromXDelta + ((mToXDelta - mFromXDelta) * interpolatedTime);

  }

  if (mFromYDelta != mToYDelta) {

                 dy = mFromYDelta + ((mToYDelta - mFromYDelta) * interpolatedTime);

  }

  t.getMatrix().setTranslate(dx, dy);//改变了Transformation的矩阵偏移

  }

 

  public float getInterpolation(float input) {

  if (mFactor == 1.0f) {

             return input * input;　//输入0.5 返回0.25

  } else {

             return (float)Math.pow(input, mDoubleFactor);

  }

  }

 

如此一来，动画的变化，就隐藏在Transformation之中了。

既然已经知道了如何变化，现在就需要系统使用这种变化即应用到绘制中了。

 

移步到View.java之中的draw(--,--,--)方法,

 

其中applyLegacyAnimation方法是用来获取变换的，

其中有两个部分需要注意

 a.getTransformation(drawingTime, invalidationTransform, 1f);

 

a.getInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, region,

  invalidationTransform);

 

第一个就是获取变换，第二个是获取绘制无效区域。

其实这个无效区域是绘制后的无效区域，因为很有可能需要下次绘制(保证动画连续性)。

 

而view在draw之中

  if (transformToApply != null) {

  if (concatMatrix) {

  if (drawingWithRenderNode) {

  renderNode.setAnimationMatrix(transformToApply.getMatrix());

  } else {

  // Undo the scroll translation, apply the transformation matrix,

  // then redo the scroll translate to get the correct result.

  canvas.translate(-transX, -transY);

  canvas.concat(transformToApply.getMatrix());

  canvas.translate(transX, transY);

  }

  parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION;

  }

 

  float transformAlpha = transformToApply.getAlpha();

  if (transformAlpha < 1) {

  alpha *= transformAlpha;

  parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION;

  }

  }　

分别从硬件加速和软件绘制上　对canvas进行矩阵变换．

除了TranslateAnimation,系统还有AlphaAnimation和ClipRectAnimation可供选择.

 

 

三、逐帧动画原理(Frame Animation)

 

原理：使用了Choreographer机制

 

AnimationDrawable类是一个实现了逐帧动画的类，可以看出，它只用来进行图片的动态切换．

AnimationDrawable类源码在frameworks/base/graphics/java/android/graphics/drawable/中

 

public class AnimationDrawable extends DrawableContainer implements Runnable, Animatable

首先看到AnimationDrawable继承了DrawableContainer，因为DrawableContainer是一个drawable的容器，可以保存多个图片

同时，实现了Runnable接口，重写了run方法

 

根据源码中的start方法，它调用了setFrame方法，方法内部最重要的调用就是调用了

 scheduleSelf(this, SystemClock.uptimeMillis() + mAnimationState.mDurations[frame]);

上述方法实现是在Drawable类实现的

  public void scheduleSelf(Runnable what, long when) {

  final Callback callback = getCallback();

  if (callback != null) {

  callback.scheduleDrawable(this, what, when);

  }

  }

其中callback一般是drawable相关联的view．

可以看出，它接着回调了view的scheduleDrawable方法

而这个方法最终会

 mAttachInfo.mViewRootImpl.mChoreographer.postCallbackDelayed(

  Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, what, who,

  Choreographer.subtractFrameDelay(delay));

来实现delay后，可以绘制下一帧的效果．

因为AnimationDrawable所实现了runnable接口的run方法就是执行nextFrame．

 

同时，AnimatedStateListDrawable和AnimatedVectorDrawable和AnimatedRotateDrawable（隐藏）

都是具备一定的动画效果

 

其中，AnimatedStateListDrawable是在view状态切换时可以实现两个状态直接的渐变

如果想了解更多，需要对drawable有所了解.

 

 

四、属性动画原理(Property Animation)

 

原理：使用了Choreographer机制

 

简单的说，Chreographer是组织上层进行处理绘制的控制类，它会在每次vsync信号来临时，执行与绘制相关的过程．

 

属性动画相关的方法在源码中所在的位置是frameworks/base/core/java/android/view/animation

 

属性动画的基类是Animator.

与Animation（补间动画）不同，Animator的确定过程发生在绘制之前（甚至是布局之前）.

因为ValueAnimator引入了Choreographer,Choreographer是Vsync信号到来后进行view更新的控制类。

它通过mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, mAnimate, null);

这个动作来实现下次绘制之前，可以执行 mAnimate任务来设置view的一些属性来实现动画。

 

上述所说的view的一些属性包括X,translateX,TranslateZ,ScaleX......等属性

 

对这些属性的控制都会放到一个矩阵(Matrix),而这个矩阵放在RenderNode中

 

需要注意的是，虽然RenderNode主要为硬件渲染服务，但是它保存了一些属性是软件渲染也需要的，比如上面说的矩阵．

 

通过硬件加速绘制时，因为矩阵已经在RenderNode中了，所以在draw方法中不用做特殊处理．

 

而在软件渲染中(draw方法)，

  if (!childHasIdentityMatrix && !drawingWithRenderNode) {

  canvas.translate(-transX, -transY);

  canvas.concat(getMatrix());

  canvas.translate(transX, transY);

  }

其中，childHasIdentityMatrix 代表是不是单位矩阵

drawingWithRenderNode　代表是不是开启了硬件加速

 

 

说明：

观察ValueAnimator的源码

 

发现方法

  private void scheduleAnimation() {

  if (!mAnimationScheduled) {

  mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, mAnimate, null);

  mAnimationScheduled = true;

  }

  }

以及mAnimate为

  // Called by the Choreographer.

  final Runnable mAnimate = new Runnable() {

  @Override

  public void run() {

  mAnimationScheduled = false;

  doAnimationFrame(mChoreographer.getFrameTime());

  }

  };

 

你如果对ValueAnimator添加了更新监听(addUpdateListener)

那么你可以在每次更新的回调(发生在上面的doAnimationFrame里［实际是animateValue］)

比如进行view.setTranslateX(10),这种处理在随后的绘制中就会有所体现

 

 

 

参考文档：

http://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5730520.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Identity_matrix

http://zuiniuwang.blog.51cto.com/3709988/721798/

http://www.jcodecraeer.com/a/anzhuokaifa/androidkaifa/2016/1214/6858.html

转载于:https://www.cnblogs.com/vete-l/p/7063285.html