谈一谈Flutter中的共享元素动画Hero

  如果你是一名安卓开发者，应该很熟悉 共享元素变换（Shared Element Transition）这个概念，它可以通过几行代码，就在两个Activity或者Fragment之间做出流畅的转场动画。
  Google把这个概念也带到了Flutter里面，这就是我们今天要讲的主角——Hero控件。通过Hero，我们可以在两个路由之间，做出流畅的转场动画。注意，是两个路由（Route），在Flutter里面，Dialog也是路由，因此完全可以使用在Dialog的切换上。
  我们看下效果图：

shared_element.gif

 

Hero的使用

  我们现在有两个元素：源控件和目标控件。要实现元素共享，首先，我们要将两个控件分别用Hero包裹，同时为它们设置相同的tag
  源路由中的Hero：

Hero(
        tag: 'hero',
        child: Container(
          color: Colors.lightGreen,
          width: 50.0,
          height: 50.0,
        ));

  目标路由中的Hero：

Hero(
        tag: 'hero',
        child: Container(
          color: Colors.orange,
          width: 150.0,
          height: 120.0,
        ));

  接着，给源路由页面添加路由跳转逻辑：

GestureDetector(
      child: Hero(
          tag: 'hero',
          child: Container(
             color: Colors.orange,
             width: 150.0,
             height: 120.0,
          )),
      onTap: () {
        Navigator.of(context).push(MaterialPageRoute(builder: (_) {
          return ElementDetailPage();
        }));
      },
    );

  就是这么简单，只需两步，你就可以完成这个Hero过度动画了，是不是超级方便呢？

Hero变换时做了什么？

  Hero就是一个动画，所以我们将其拆分成三部分来说：动画开始时、动画进行中和动画结束时。

动画开始时：t=0.0

 

在这个时间点，Flutter做了三件事：

• 计算目标Hero的位置，然后算出对应的Rect；
• 把源Hero复制一份，绘制到Overlay上（就是绘制一个与源Hero大小、位置完全相同的Hero，作为目标Hero），然后改变它的Z轴属性，让它能显示在所有路由之上；
• 把源Hero移出屏幕。

动画进行时

 

动画的进行是依靠了 Tween 来实现的，这个东西在写动画时总是会用到，大家应该不陌生；通过Hero的createRectTween属性，将这个变换Tween传给Hero，Hero内部进行移动动画的操作。默认情况下，使用的变换是MaterialRectArcTween，注意，这个默认的变换路径是一条曲线。

 

动画结束时：t=1.0

 

当移动结束时：

• Flutter将Overlay中的Hero移除，现在Overlay中就是空白的了；
• 目标Hero出现在目标路由的最终位置；
• 源Hero在源路由中被恢复。

此处划重点！！
  源Hero与目标Hero大小应一致，否则会出现溢出（overflow）！！overflow这个警告我们应该不陌生了，Flutter中必须随时遵循布局原则，一不小心就会给你送上overflow大礼包。

createRectTween是个什么东西

  我们通过自定义createRectTween，可以改变转换动画。下面是一个很简单的设置createRectTween属性的例子：

createRectTween: (Rect begin, Rect end) {
              return RectTween(
                begin: Rect.fromLTRB(
                    begin.left, begin.top, begin.right, begin.bottom),
                end: Rect.fromLTRB(end.left, end.top, end.right, end.bottom),
              );
            }

  至于如何自定义createRectTween，可以看一下默认的MaterialRectArcTween的实现，主要是重写下面三个方法：

  @override
    set begin(Rect value) { }

  @override
    set end(Rect value) { }

  @override
    Rect lerp(double t) { }

  自定义一个RectTween很复杂，这里不展开讲了。
  这里要注意一个坑：createRectTween属性会优先选用目标Hero中的配置。

Tween _doCreateRectTween(Rect begin, Rect end) {
    final CreateRectTween createRectTween = manifest.toHero.widget.createRectTween ?? manifest.createRectTween;
    if (createRectTween != null)
      return createRectTween(begin, end);
    return RectTween(begin: begin, end: end);
  }

  Hero的默认变换为MaterialRectArcTween。
  所以，如果你想要push、pop都遵循自定义的RectTween，请给fromHero和toHero都设置createRectTween属性。如果只设置fromHero的createRectTween属性，则push时执行自定义createRectTween，pop时执行默认的MaterialRectArcTween。

Hero的实现

  Hero中所有的变换，都是通过HeroController来实现的。但是，打开Hero类的源码，你会发现，这个Hero控件内部什么事情也没有做，也没有没有绑定HeroController，只是纯粹地在build方法中创建了一个普通的widget。
  但是，思考一下，Hero是一个与路由相关的动画控件，它并不是一个简单的Widget，能管理路由切换动画。这么看来，Hero似乎应该属于一个App级别的全局控件（准确地说应该是HeroController）。不知道Flutter团队是不是这么想的，实际上，HeroController确实是在App级别就被初始化，并且和NavigatorObserver绑定了。这样，每次Navigator进行push/pop操作时，HeroController都会收到通知。
  我们可以打开MaterialApp的源码：

@override
  void initState() {
    super.initState();
    _heroController = HeroController(createRectTween: _createRectTween);
    _updateNavigator();
  }

RectTween _createRectTween(Rect begin, Rect end) {
    return MaterialRectArcTween(begin: begin, end: end);
  }

void _updateNavigator() {
    if (widget.home != null ||
        widget.routes.isNotEmpty ||
        widget.onGenerateRoute != null ||
        widget.onUnknownRoute != null) {
      _navigatorObservers = List.from(widget.navigatorObservers)
        ..add(_heroController);
    } else {
      _navigatorObservers = null;
    }
  }

  在MaterialApp初始化状态的时候，就初始化好了_heroController，并且在_updateNavigator()方法中将其与_navigatorObservers绑定。_createRectTween返回的是一个MaterialRectArcTween，这解释了之前提到的一个知识点：默认的Hero动画的Rect是一个MaterialRectArcTween。
  那么新的疑问又来了，我们现在有了_heroController，这个_heroController是怎么和我们布局中的Hero控件联系起来的呢？
  我们来看HeroController的源码：

@override
  void didPush(Route route, Route previousRoute) {
    ······
    _maybeStartHeroTransition(previousRoute, route, HeroFlightDirection.push);
  }

  @override
  void didPop(Route route, Route previousRoute) {
    ······
    _maybeStartHeroTransition(route, previousRoute, HeroFlightDirection.pop);
  }

  在页面push和pop的时候，都调用了同一个方法_maybeStartHeroTransition()：

void _maybeStartHeroTransition(Route fromRoute, Route toRoute, , HeroFlightDirection flightType) {
      ······
      WidgetsBinding.instance.addPostFrameCallback((Duration value) {
        _startHeroTransition(from, to, animation, flightType);
      });
    }
  }

  这里的WidgetsBinding的作用，就是将源路由与目标路由，和_heroController关联起来。WidgetsBinding.instance.addPostFrameCallback这个监听，会在当前帧绘制完成后触发。

  void _startHeroTransition(
    PageRoute from,
    PageRoute to,
    Animation animation,
    HeroFlightDirection flightType,
  ) {
    // If the navigator or one of the routes subtrees was removed before this
    // end-of-frame callback was called, then don't actually start a transition.
    if (navigator == null || from.subtreeContext == null || to.subtreeContext == null) {
      to.offstage = false; // in case we set this in _maybeStartHeroTransition
      return;
    }

    final Rect navigatorRect = _globalBoundingBoxFor(navigator.context);

    // At this point the toHeroes may have been built and laid out for the first time.
    final Map fromHeroes = Hero._allHeroesFor(from.subtreeContext);
    final Map toHeroes = Hero._allHeroesFor(to.subtreeContext);

    // If the `to` route was offstage, then we're implicitly restoring its
    // animation value back to what it was before it was "moved" offstage.
    to.offstage = false;

    for (Object tag in fromHeroes.keys) {
      if (toHeroes[tag] != null) {
        final HeroFlightShuttleBuilder fromShuttleBuilder = fromHeroes[tag].widget.flightShuttleBuilder;
        final HeroFlightShuttleBuilder toShuttleBuilder = toHeroes[tag].widget.flightShuttleBuilder;

        final _HeroFlightManifest manifest = _HeroFlightManifest(
          type: flightType,
          overlay: navigator.overlay,
          navigatorRect: navigatorRect,
          fromRoute: from,
          toRoute: to,
          fromHero: fromHeroes[tag],
          toHero: toHeroes[tag],
          createRectTween: createRectTween,
          shuttleBuilder:
              toShuttleBuilder ?? fromShuttleBuilder ?? _defaultHeroFlightShuttleBuilder,
        );

        if (_flights[tag] != null)
          _flights[tag].divert(manifest);
        else
          _flights[tag] = _HeroFlight(_handleFlightEnded)..start(manifest);
      } else if (_flights[tag] != null) {
        _flights[tag].abort();
      }
    }
  }

   _startHeroTransition()的内容比较多，而且都很重要，我就直接全部贴上来了。首先，通过_allHeroesFor()找到源路由和目标路由页面中所有的Hero控件，然后对比Tag，如果找到了tag一致的Hero，那么就构建一份_HeroFlightManifest，这个清单里面包括了页面变换所需要的各种属性。最后，调用_flights[tag] = _HeroFlight(_handleFlightEnded)..start(manifest);函数，开始变换。至于变换的具体动画实现，这里就不多说了，主要是通过start()函数开启动画，更新Hero的位置：

void start(_HeroFlightManifest initialManifest) {
    ······
    if (manifest.type == HeroFlightDirection.pop)
      _proxyAnimation.parent = ReverseAnimation(manifest.animation);
    else
      _proxyAnimation.parent = manifest.animation;

    manifest.fromHero.startFlight();
    manifest.toHero.startFlight();

    heroRectTween = _doCreateRectTween(
      _globalBoundingBoxFor(manifest.fromHero.context),
      _globalBoundingBoxFor(manifest.toHero.context),
    );

    overlayEntry = OverlayEntry(builder: _buildOverlay);
    manifest.overlay.insert(overlayEntry);
  }

   结束动画时，我们可以看到，overlayEntry中的控件被remove掉了。

  void _handleAnimationUpdate(AnimationStatus status) {
    if (status == AnimationStatus.completed || status == AnimationStatus.dismissed) {
      _proxyAnimation.parent = null;

      assert(overlayEntry != null);
      overlayEntry.remove();
      overlayEntry = null;

      manifest.fromHero.endFlight();
      manifest.toHero.endFlight();
      onFlightEnded(this);
    }
  }

   当目标路由被pop的时候又会发生什么呢？因为pop的时候，也是执行的_startHeroTransition()方法，跟push的时候是一样的，只不过执行的动画是反着的，就不多说了：

void _startHeroTransition(
    PageRoute from,
    PageRoute to,
    Animation animation,
    HeroFlightDirection flightType,
  ) {
    ······
    _flights[tag] = _HeroFlight(_handleFlightEnded)..start(manifest);
    ·······
}

void start(_HeroFlightManifest initialManifest) {
  ······
    if (manifest.type == HeroFlightDirection.pop)
        _proxyAnimation.parent = ReverseAnimation(manifest.animation);
    ······
}

小练习

dribbble_shopper.gif

   在Dribble上找到了这个设计图，我觉得用来联系Hero转换再适合不过了，大家可以按照这个设计来练练手。
具体设计稿请看：https://dribbble.com/shots/5409882-Shop-Drop-shopping-app/attachments/1172372
参考Demo：https://gitee.com/yumi0629/FlutterUI/tree/master/lib/sharedelement