Android 设计模式 笔记 - 深入了解属性动画

Posted 2023-02-28 鲨鱼丶

差不多的开发者都应该知道的android提供的三种属性动画：

• View Animation

• Drawable Animation

• Property Animation

但是在Android系统不断更新完善的过程中，他们添加了很多低版本所没有的属性动画，为了兼容这些低版本的动画，他们创建了一个兼容库，NineOldAnimations。我们就拿NineOldAnimations兼容库来看看属性动画：

属性动画的总体设计：

Animation 通过PropertyValuesHolder 来更新对象的目标属性，如果用户没有设定目标属性的Property对象，那么会通过反射的形式调用目标属性的setter方法来更新属性值；否则，通过Property的set方法来设置属性值，这个属性值则通过KeyFrameSet的计算得到，而KeyFrameSet又是通过时间插值器和类型估值器来计算的，在动画执行的过程中不断计算当前时刻目标属性的值，然后 更新属性值来达到动画效果。

属性动画的核心类介绍：

了解核心类的名称和作用

• ValueAnimation：该类是一个Animation的子类，实现了动画的整个处理逻辑，也是属性动画最核心的类
• ObjectAnimation：对象属性动画的操作类，继承ValueAnimation，通过该类使用动画的形式操作对象的属性
• TimeInterpolator：时间插值器，根据时间流逝的百分比来计算当前属性值改变的百分比，系统预置的有线性插值器（LinearInterpolator），加速减速插值器（AccelerateDecelerateInterpolator）和减速插值器（DecelerateInterpolator）等。
• TypeEvaluator：类型估值器。根据当前属性改变的百分比来计算改变后的属性值，系统预装的有针对整数属性（IntEvaluator），针对浮点属于（FloatEvaluator）和针对Color属性（ArgbEvaluator）
• Property：属性对象，定义了属性的set和get方法
• PropertyValuesHolder：持有目标属性Property、setter和getter方法还有关键帧集合的类。
• KeyFrameSet：存储一个动画的关键帧集合
• AnimationProxy：在Android 3.0以下是使用View的属性动画的辅助类

流程图：

• ValueAnimation流程

1. 开始
2. 设置动画执行时间，目标对象，属性值
3. 启动动画
4. 判断是否延迟执行，否的话跳过5、6两步
5. 将该动画放到等待队列
6. 通过handler发送一个延迟消息来延后执行
7. 执行动画
8. 根据时间插值器和估值器计算当前属性的值
9. 判断是否设置了Property，否的话跳过第10步，是的话跳过第11步
10. 通过Property的set方法更新属性值
11. 通过反射调用属性的setter方法更新属性值
12. 判断东动画是否结束，是的话结束，否的话执行第8步。

• ObJectAnimation流程

1. 开始
2. 设置动画执行时间，目标对象，属性值
3. 启动动画
4. 判断动画是否延迟启动，否的话跳过第5、6两步
5. 将该动画加入等待队列
6. 通过Handler方一个延迟消息来延后执行
7. 执行动画
8. 根据时间插值器和估值器计算当前时间属性的值
9. 判断系统的版本是否小于11，是的话跳过10、否的话跳过11
10. 通过Android 3.0 以后的setter方法实现动画方法
11. 通过matrix实现动画方法。
12. 判断动画是否结束，是的话动画结束，否的话指定第8步

核心原理分析：

我们看下面这行代码，实现一个非常简单的功能，一个View从x轴缩放到原来的0.3倍，动画执行时间为1秒钟：

   public void showSimpleAnimation(View view)
        ValueAnimator colorAnimation = ObjectAnimator.ofFloat(view,"scaleX",0.3f);
        colorAnimation.setDuration(1000) ;
        colorAnimation.start();
    

要看他们的原理我们首先要从ObjectAnimator入手，我们看下ObjectAnimator的ofFloat函数：

    public static ObjectAnimator ofFloat(Object target, String propertyName, float... values) 
        ObjectAnimator anim = new ObjectAnimator(target, propertyName);
        anim.setFloatValues(values);
        return anim;
    

看了代码知道在ObjectAnimator中函数会首先构造一个ObjectAnimator对象，然后根据设置的属性值来初始化各个时间段对应的属性值，这个属性值就是函数里面的values参数，可以看出来values是一个可变参数，如果是一个参数，那么该参数为目标值；如果是两个参数，那么一个是其实值，一个是目标值。我们看下函数setFloatValues的实现：

       @Override
    public void setFloatValues(float... values) 
        //   PropertyValuesHolder[] mValues;
        //mValues 是各个数值的集合
        if (mValues == null || mValues.length == 0) 
            // No values yet - this animator is being constructed piecemeal. Init the values with
            // whatever the current propertyName is
            if (mProperty != null) 
                setValues(PropertyValuesHolder.ofFloat(mProperty, values));
             else 
                setValues(PropertyValuesHolder.ofFloat(mPropertyName, values));
            
         else 
            super.setFloatValues(values);
        
    

我们首先看到mValues的对象是ObjectAnimator父类ValueAnimator的一个PropertyValuesHolder对象，这个类是该动画库的一个核心类之一。他的作用就是保存属性的名称和setter'和getter方法，以及他的目标值。我们看下这个类的定义：

public class PropertyValuesHolder implements Cloneable 

   //属性名称
    String mPropertyName;

   //属性对象
    protected Property mProperty;

    //属性setter方法
    Method mSetter = null;

   //属性getter方法
    private Method mGetter = null;

    //属性值的类型：float，int等
    Class mValueType;

   //动画关键帧的即可，即在duration时间内的动画帧集合，它保存的是在每个时刻该属性的对应值
    KeyframeSet mKeyframeSet = null;


    //代码省略


    public static PropertyValuesHolder ofFloat(String propertyName, float... values) 
        //构造的是FloatPropertyValuesHolder对象
        return new FloatPropertyValuesHolder(propertyName, values);
    

   //代码省略


    //内部类，Float类型的PropertyValuesHolder对象
    static class FloatPropertyValuesHolder extends PropertyValuesHolder 

       //
        private FloatProperty mFloatProperty; //float类型属性

        FloatKeyframeSet mFloatKeyframeSet; //动画的关键帧
        float mFloatAnimatedValue;

      //代码省略

        public FloatPropertyValuesHolder(Property property, float... values) 
            super(property);
            //设置目标属性值
            setFloatValues(values);
            if (property instanceof  FloatProperty) 
                mFloatProperty = (FloatProperty) mProperty;
            
        

        //设置动画的目标值
        @Override
        public void setFloatValues(float... values) 
            //调用父类方法
            super.setFloatValues(values);
            //获取动画的关键帧
            mFloatKeyframeSet = (FloatKeyframeSet) mKeyframeSet;
        
        //计算当前的动画值
        @Override
        void calculateValue(float fraction) 
            mFloatAnimatedValue = mFloatKeyframeSet.getFloatValue(fraction);
        

       //代码省略

可以看出这个类是属性和属性值的辅助类，它保存了属性的名称，setter，getter，以及属性在duration时间段内各个时刻对应的属性数值（mKeyframeSet）。动画执行时，动画库只需要根据动画的执行时间，就可以在mKeyframeSet查找到对应的属性值，然后修改执行动画对象的目标属性值，然后连续执行这个过程就可以达到这个动画的效果。上面我们给的例子是属性是scaleX，目标属性值是0.3f。因此，这个例子对应的属性类是FloatPropertyValuesHolder，当然还有IntPropertyValuesHolder等之类的，其实都是一样理解。

在PropertyValuesHolder的内部类FloatPropertyValuesHolder的构造函数调用了setFloatValues来设置动画的目标值。然后才能通过getFloatValue函数获取到动画的关键帧。

这个方法的实现我们看下：

    public void setFloatValues(float... values) 
        mValueType = float.class;
        mKeyframeSet = KeyframeSet.ofFloat(values);
    

可以看到这个方法的调用了 KeyframeSet.ofFloat(values);函数，追踪程序：

    public static KeyframeSet ofFloat(float... values) 
        boolean badValue = false;
        int numKeyframes = values.length;
        FloatKeyframe keyframes[] = new FloatKeyframe[Math.max(numKeyframes,2)];
        if (numKeyframes == 1) 
            keyframes[0] = (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat(0f);
            keyframes[1] = (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat(1f, values[0]);
            if (Float.isNaN(values[0])) 
                badValue = true;
            
         else 
            keyframes[0] = (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat(0f, values[0]);
            for (int i = 1; i < numKeyframes; ++i) 
                keyframes[i] =
                        (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat((float) i / (numKeyframes - 1), values[i]);
                if (Float.isNaN(values[i])) 
                    badValue = true;
                
            
        
        if (badValue) 
            Log.w("Animator", "Bad value (NaN) in float animator");
        
        return new FloatKeyframeSet(keyframes);
    

我们看到关键帧的计算就在ofFloat函数中。如果用户设置了一个目标值，那么这个值就是最终值，他的其实值被默认为0；如果用户设置了大于1的目标值，这些关键帧都会被存储到KetFrameSet对象中。设置完关键帧之后，我们就可以调用start（）方法启动动画了，我们去看下OnjectAnimator对象的start（）方法：

    private void start(boolean playBackwards) 
        //判断looper是否为空，
        if (Looper.myLooper() == null) 
            throw new AndroidRuntimeException("Animators may only be run on Looper threads");
        
        //设置基本状态
        mPlayingBackwards = playBackwards;
        mCurrentIteration = 0;
        mPlayingState = STOPPED;
        //启动动画
        mStarted = true;
        mStartedDelay = false;
        mPaused = false;
        //将该动画加入到等待执行的动画队列中
        AnimationHandler animationHandler = getOrCreateAnimationHandler();
        animationHandler.mPendingAnimations.add(this);
        //判断是否延迟
        if (mStartDelay == 0) 
            
            setCurrentPlayTime(0);
            //设置动画的开始执行时间，因为动画会有一个duration
            //这个开始执行时间+duration就是结束时间
            mPlayingState = STOPPED;
            mRunning = true;
            //触发动画监听器
            notifyStartListeners();
        
        
        animationHandler.start();
    

    @Override
    public void start() 
        start(false);
    

我们看到了，这个函数总共做了几件事：

• 启动动画操作设置了一些基本参数
• 把自己添加到了待执行的动画列表中
• 通过AnimationHandler启动了动画