更接近真实世界的动画-SpringAnimation

平常,我们使用最多的应该是用 ObjectAnimatior 来构建我们需要的动画对象,然后通过不断变化的值给相应的属性赋值实现动画效果,这种效果是相对比较呆板的。想象一下,一个球自由落体到地上,它的真实情况时怎么样的?又或者是拽住弹簧的一段,然后拉拽弹簧后松手,效果是怎么样的?效果应该是加速度正反不断的变化,速度也不断变化,最终会回归到初始稳定状态。如果我们用 ObjectAnimatior 怎么实现?

Whenever possible, your animations should apply real-world physics so they are natural-looking. For example, they should maintain momentum when their target changes, and make smooth transitions during any changes.

这是谷歌文档中的一段话,大意是,可能的话,我们的动画应该是基于真
实的物理系统去实现的,以至于动画看起来更加的真实自然。举个例子,当物体变化的时候,它应该是保持有动力的,并且会要很平滑的过渡到下一个变化。

谷歌粑粑既然提出这个想法,当然,他也提供了相应的解决方案,那就是 DynamicAnimation ,它有两个直接的子类:SpringAnimation 和 FlingAnimation ,本文着重介绍 SpringAnimation。

SpringAnimation

弹性动画,可以说,弹性动画得以实现,主要是依赖于 SpringForce,SpringForce 有两个很重要的属性,一个是 damping(阻尼) 和 stiffness(刚度),通过改变这两个属性的值,弹性动画可以有不同的表现。

如果使用SpringAnimation

  • 添加 dynamicanimation 依赖
dependencies {
          implementation 'androidx.dynamicanimation:dynamicanimation:1.0.0
  }
  • 构建一个 SpringAnimation 实例
val iconAnimation = SpringAnimation(
            image_icon,
            DynamicAnimation.TRANSLATION_X
        )
  • 设置 SpringForce
val iconForce = SpringForce(0f).apply {
            dampingRatio = SpringForce.DAMPING_RATIO_MEDIUM_BOUNCY
            stiffness = SpringForce.STIFFNESS_LOW
        }
        iconAnimation.setSpring(iconForce)
  • start 动画
    有两种方式可以start 动画:
    1. iconAnimation.start()
    2. iconAnimation.animateToFinalPosition(value)
      在动画启动的时候,会检查是否设置 finalPosition 以及是否设置了 force。
if (mFinalPosition == UNSET) {
            throw new IllegalStateException("Error: Final position of the spring must be"
                    + " set before the animation starts");
        }
            throw new UnsupportedOperationException("Incomplete SpringAnimation: Either final"
                    + " position or a spring force needs to be set.");
        }

所以,如果我们用第一种方式启动动画,一定要设置好 finalPosition 和 force,如果我们用第二种方式,那么不用担心,系统会默认设置好 finalPosition 和 force。

    public void animateToFinalPosition(float finalPosition) {
        if (isRunning()) {
            mPendingPosition = finalPosition;
        } else {
            if (mSpring == null) {
                mSpring = new SpringForce(finalPosition);
            }
            mSpring.setFinalPosition(finalPosition);
            start();
        }
    }

依据以上几个步骤,我们就可以实现一个简单的弹性动画了。就像下方展示的那样:


icon_bounce.gif

可以看到,拖拽 icon之后松手,icon 不会直接移动到原来的位置,而是会有左右摆动的趋势,最终才又回到原先的位置。为什么松手之后,icon 只会左右摆动而不是上下摆动,亦或是有其他的表现,眼尖的应该会发现,在构建 SpringAnimation 的时候,我们传入了参数值:DynamicAnimation.TRANSLATION_X,这个参数值说明 当前SpringAnimation是作用于 TRANSLATION_X 这个属性的,SpringAnimation 还可以作用很多的属性:

属性 作用
ALPHA 在 view 上实现 alpha 值的变化,取值区间是 0(全透明)~1(不透明)
TRANSLATION_X 在原布局容器位置的基础上,实现 x 轴的位移
TRANSLATION_Y 在原布局容器位置的基础上,实现 y 轴的位移
TRANSLATION_Z 在原布局容器位置的基础上,实现 z 轴的位移
ROTATION,ROTATION_X,ROTATION_Y 控制 2D 的旋转以及 3D 旋转的轴心点
SCROLL_X,SCROLL_Y 距离左边和顶部的距离,单位是像素 px
SCALE_X,SCALE_Y 控制基于轴心点的 2D 缩放
X,Y,Z 分别控制 view 左侧位移,顶部位移以及深度即 elevation

SpringForce

设置 SpringFoce 是构建 SpringAniamtion 中非常重要的一环,通过设置 SpringFoce,我们可以自定义 SpringAnimation,比如我们可以设置它为高弹性的,不呆滞的,也可以设置无弹性,顺滑的。

  1. Damping ratio(阻尼比)
    阻尼是指振动系统在振动中,由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性。通过阻尼,我们可以定义我们的动画振动衰减的一个频率。
dampingRatio 表现
>1 迅速回到平衡位置
=1 在较短的时间内回到平衡位置
<1 多次来回振动然后回到平衡位置
=0 永远振动,回不到最终位置

可以看到,为了符合自然界规律,dampingRatio 的值应该控制在 0~1 之间,系统已经为我们内置了四个常量。

常量 dampingRatio
DAMPING_RATIO_HIGH_BOUNCY 0.2
DAMPING_RATIO_MEDIUM_BOUNCY 0.5
DAMPING_RATIO_LOW_BOUNCY 0.75
DAMPING_RATIO_NO_BOUNCY 1.0

dampingRatio 默认值为 DAMPING_RATIO_MEDIUM_BOUNCY

  1. Stiffness(刚度)
    刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。想象有一根比较软的弹簧和一根比较硬的弹簧,同时拉拽两个弹簧到相同长度,哪个更费力些,当然是那根比较硬的弹簧。系统也为我们内置了四个常量。
常量 stiffness
STIFFNESS_HIGH 10000f
STIFFNESS_MEDIUM 1500f
STIFFNESS_LOW 200f
STIFFNESS_VERY_LOW 50f

stiffness 默认值为 STIFFNESS_MEDIUM

注册监听器

SpringAnimation 是 DynamicAnimation 的子类,而 DynamicAnimation 也提供了两类监听器供我们使用:

OnAnimationUpdateListener

    /**
     * Implementors of this interface can add themselves as update listeners
     * to an DynamicAnimation instance to receive callbacks on every animation
     * frame, after the current frame's values have been calculated for that
     * DynamicAnimation.
     */
    public interface OnAnimationUpdateListener {

        /**
         * Notifies the occurrence of another frame of the animation.
         *
         * @param animation animation that the update listener is added to
         * @param value the current value of the animation
         * @param velocity the current velocity of the animation
         */
        void onAnimationUpdate(DynamicAnimation animation, float value, float velocity);
    }

动画执行的每一帧,我们都能收到相应的回调,可以获得当前的 value 值以及 velocity 加速度。这有什么用呢?当我们要实现一个动画链的时候,就可以根据当前 value 值设置下一链的 finalPostion。
两步添加监听器:

  1. 调用 addUpdateListener()
  2. 复写 onAnimationUpdate()

⚠️FBI WARNING⚠️:注册监听器一定要在启动动画之前注册,否者会报错,如果我们不需要动画每一帧的值,就不要注册监听器了,回调有开销。

iconAnimation.addUpdateListener { animation, value, velocity ->
            Log.i("ddd", "value = $value velocity = $velocity")
        }

不需要监听的时候,记得调用 removeUpdateListener() 移除监听器。

onAnimationEndListener

    /**
     * An animation listener that receives end notifications from an animation.
     */
    public interface OnAnimationEndListener {
        /**
         * Notifies the end of an animation. Note that this callback will be invoked not only when
         * an animation reach equilibrium, but also when the animation is canceled.
         *
         * @param animation animation that has ended or was canceled
         * @param canceled whether the animation has been canceled
         * @param value the final value when the animation stopped
         * @param velocity the final velocity when the animation stopped
         */
        void onAnimationEnd(DynamicAnimation animation, boolean canceled, float value,
                              float velocity);
    }

当 view 达到平衡状态,也就是结束的时候,亦或者主动取消了动画,我们都可以收到回调。
两步添加监听器:

  1. 调用 addEndListener()
  2. 复写 onAnimationEnd()
iconAnimation.addEndListener { animation, canceled, value, velocity ->
            Log.i("ddd", "是否被取消 $canceled value = $value velocity = $velocity")
        }

不需要监听的时候,记得调用 removeEndListener() 移除监听器。

取消动画

当用户交互要求终止动画的时候,我们可以调用 cancel() 亦或是 skipToEnd() 函数取消动画。这两种方式终止动画,有一些不同的地方,顾名思义,cancel() 是直接终止动画,哪里终止的,最后的值就是哪里,而 skipToEnd() 则是省略过程中的一切,直接动画至终点,然后停止动画。这里需要注意的是,当我们调用 skipToEnd() 这个方法终止动画的时候,需要先调用 canSkipToEnd() 方法来确保我们的动画是有阻尼的。当无阻尼的时候,也就 dampingRatio 为 0 的时候,我们的动画时会一直播放下去的,永远也回不到finalPosition,这是 canSkipToEnd()方法会返回 false,否则返回 true。

one more thing

参考示例代码已上传:GitHub 传送门

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