Android动画机制与使用技巧——Android 5.X SVG 矢量动画机制

Posted 2020-07-21 黄飞_hf

Google在android 5.X 中增加了对SVG 矢量图形的支持，这对于创建新的高效率动画具有非常重大的意义。那首先了解SVG的含义。

• 可伸缩矢量图形（Scalable Vector Graphics）
• 定义用于网络的基于矢量的图形
• 使用XML格式定义图形
• 图像在放大或改变尺寸的情况下其图形质量不会有所损失
• 万维网联盟的标准
• 与诸如DOM和XSL之类的W3C标准是一个整体

SVG在Web上的应用非常广泛，在Android 5.X之前的Android版本上，可以通过一些第三方开源库来在Android中使用SVG。而在Android 5.X之后，Android中添加了对SVG的path标签的支持。从而让开发者可以使用SVG来创建更加丰富的动画效果。那么SVG对比传统的Bitmap，究竟有什么好处呢？Bitmap（位图）通过在每个像素点上存储色彩信息来表达图像，而SVG是一个绘图标准。与Bitmap相比，SVG最大的优点就是放大不会失真。而且Bitmap需要为不同分辨率设计多套图标，而矢量图则不需要。

path标签

使用path标签创建SVG，就像用指令的方式来控制一只画笔，例如移动画笔到某一坐标位置，画一条线，画一条曲线，结束。path标签所支持的指令有以下几种。

M = moveto(M X,Y)：将画笔移动到指定的坐标位置，但未发生绘制

L = lineto(L X,Y)：画直线到指定的坐标位置

H = horizontal lineto(H X)：画水平线到指定的X轴坐标

V = vertical lineto(V Y)：画垂直线到指定的Y轴坐标

C = curveto(C X1,Y1,X2,Y2,ENDX,ENDY)：三次贝塞曲线

S = smooth curveto(S X2,Y2,ENDX,ENDY)：三次贝塞曲线

Q = quadratic Belzier curveto(Q X,Y,ENDX,ENDY)：二次贝塞曲线

T = smooth quadratic Belzier curveto(T ENDX,ENDY)：映射前面路径后的终点

A = elliptical Arc(A RX,RY,XROTATION,FLAG1,FLAG2,X,Y)：弧线

Z = closepath()：关闭路径

在使用上面的指令时，需注意以下几点：

• 坐标轴以(0, 0)为中心，X轴水平向右，Y轴水平向下。
• 所有指令大小写均可。大写绝对定位，参照全局坐标系；小写相对定位，参照父容器坐标系。
• 指令和数据间的空格可以省略。
• 同一指令出现多次可以只用一个。

SVG常用指令

• L
  绘制直线的指令是“L”，代表从当前点绘制直线到给定点。“L”之后的参数是一个点坐标，如“L 200 400”绘制直线。同时，还可以使用“H”和“V”指令来绘制水平、竖直线，后面的参数是x坐标（H指令）或y坐标（V指令）。
• M
  M指令类似Android绘图中path类的moveTo方法，即代表将画笔移动到某一点，但并不发生绘制动作。
• A
  A指令用来绘制一段弧线，且允许弧线不闭合。可以把A指令绘制的弧线想象成是椭圆的某一段，A指令以下有七个参数。
  1）RX，RY指所在椭圆的半轴大小
  2）XROTATION指椭圆的X轴与水平方向顺时针方向夹角，可以想象成一个水平的椭圆绕中心点顺时针旋转XROTATION的角度。
  3）FLAG1只有两个值，1表示大角度弧线，0为小角度弧线。
  4）FLAG2只有两个值，确定从起点至终点的方向，1为顺时针，0为逆时针。
  5）X,Y为终点坐标

SVG编辑器

SVG参数的写法固定且复杂，因此完全可以使用程序来实现，所以一般通过SVG编辑器来编辑SVG图形。通过可视化编辑好图形后，点击View Source就可以转换为SVG代码。SVG在线编辑器网址

Android中使用SVG

Google在Android 5.X 中提供了下面两个新的API来帮助支持SVG。

• VectorDrawable
• AnimatedVectorDrawable

其中，VectorDrawable让你可以创建基于XML的SVG图形，并结合AnimatedVectorDrawable来实现动画效果。

VectorDrawable

在XML中常见一个静态的SVG图形，通常会形成下图所示的树形结构。

path是SVG树形结构中的最小单位，而通过Group可以将不同的path进行组合。

如何在drawable目录下创建SVG图形，首先需要在XML中通过vector标签来声明对SVG的使用，代码如下（vector.xml）：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:width="200dp"
    android:height="200dp"
    android:viewportWidth="100"
    android:viewportHeight="100">

    <group android:name="test"
        android:rotation="0">
        <path android:fillColor="@android:color/holo_blue_light"
            android:pathData="M 25 50
                              a 25,25 0 1,0 50,0"/>
    </group>

</vector>

width与height属性表示该SVG图形的具体大小，而viewportWidth与viewportHeight属性表示SVG图形划分的比例。后面在绘制path时所示使用的参数，就是根据这两个值来进行转换的，比如上面的代码，将200dp划分为100份，如果在绘制图形时使用坐标(50, 50)，则意味着该坐标位于该SVG图形正中间。因此，width、height的比例与viewportWidth、viewportHeight的比例，必须保持一致，不然图形就会发生压缩、变形。

通过添加group标签和path标签来绘制一个SVG图形，其中pathData就是绘制SVG图形所用到的指令。在上面的代码中，先使用“M”指令，将画笔移动到(25, 50)这个坐标，再通过A指令来绘制一个圆弧并填充，效果图如下。

由于这里使用了android:fillColor属性来绘制图形，因此绘制出来的是一个填充的图形，如果要绘制一个非填充的图形，可以使用以下属性。

            android:strokeColor="@android:color/holo_blue_light"
            android:strokeWidth="2"

绘制效果如下所示：

AnimatedVectorDrawable

AnimatedVectorDrawable的作用就是给VectorDrawable提供动画效果。Google工程师将AnimatedVectorDrawable比喻为一个胶水，通过AnimatedVectorDrawable来连接静态的VectorDrawable和动态的objectAnimator。

如何使用AnimatedVectorDrawable实现SVG图形的动画效果。首先，在XML文件中通过animated-vector标签来声明对AnimatedVectorDrawable的使用，并制定其作用的path或group，代码如下所示。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<animated-vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:drawable="@drawable/vector">

    <target
        android:animation="@anim/anim_path1"
        android:name="test"/>

</animated-vector>

对应的vector即为静态的VectorDrawable。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:width="200dp"
    android:height="200dp"
    android:viewportHeight="100"
    android:viewportWidth="100">

    <group
        android:name="test"
        android:rotation="0">

        <path
            android:pathData="M 25 50
                              a 25,25 0 1,0 50,0"
            android:strokeColor="@android:color/holo_blue_light"
            android:strokeWidth="2"/>
    </group>

</vector>

AnimatedVectorDrawable中指定的target的name属性必须与VectorDrawable中需要作用的name属性保持一致，这样系统才能找到要实现动画的元素。通过AnimatedVectorDrawable中target的animation属性，将一个动画作用到了对应name的元素上，objectAnimator代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<objectAnimator xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:duration="4000"
    android:propertyName="rotation"
    android:valueFrom="0"
    android:valueTo="360" />

可以看到，对动画效果的实现，还是通过属性动画来实现的，只是属性稍有不同。

在group标签和path标签中添加了rotation、strokeColor、pathData等属性，那么在objectAnimator中，就可以通过指定android:propertyName=”XXX”属性来选择控制哪一种属性，通过android:valueFrom=”XXX”和android:valueTo=”XXX”属性，可以控制动画的起始值，唯一需要注意的是，如果指定属性为pathData，那么需要添加一个属性——android:valueType=”pathType”来告诉系统进行pathData变换。类似的情况，可以使用rotation进行旋转动画、使用strokeColor实现颜色变化，使用pathData进行形状、位置变化。

当所有的XML文件准备好以后，就可以在代码中控制SVG动画，可以非常方便地将一个AnimatedVectorDrawable XML文件设置给一个ImageView作为背景显示。

    <ImageView
        android:id="@+id/image"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_gravity="center"
        android:src="@drawable/anim_vector" />

在程序中，只需要使用以下代码，即可开始SVG动画。

        Drawable drawable = imageView.getDrawable();
        if(drawable instanceof Animatable){
            ((Animatable) drawable).start();
        }

SVG动画实例

线图动画

在Android 5.X 中Google大量引入了线图动画。当页面发生改变时，页面上的icon不再是生硬地切换，而是通过非常生动的动画效果，转换为另一种形态。如下图所示，点击图像时，开始SVG动画，上下两根线会从中间折断并向中间折起，最终形成一个“X”。

要实现这样一个效果，首先创建一个静态的SVG图形，即静态的VectorDrawable，并绘制为如图所示的初始状态。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        android:width="200dp"
        android:height="200dp"
        android:viewportHeight="100"
        android:viewportWidth="100">

    <group>
        <path
            android:name="path1"
            android:pathData="
            M 20,80
            L 50,80 80,80"
            android:strokeColor="@android:color/holo_green_dark"
            android:strokeLineCap="round"
            android:strokeWidth="5"/>

        <path
            android:name="path2"
            android:pathData="
            M 20,20
            L 50,20 80,20"
            android:strokeColor="@android:color/holo_green_dark"
            android:strokeLineCap="round"
            android:strokeWidth="5"/>
    </group>

</vector>

path1和path2分别绘制了两条直线，每条直线由三个点控制，即起始点、中间点和终点，形成初始状态。接下来实现变换的objectAnimator动画。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!--anim_path1.xml-->
<objectAnimator xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
                android:duration="500"
                android:interpolator="@android:anim/bounce_interpolator"
                android:propertyName="pathData"
                android:valueFrom="
            M 20,80
            L 50,80 80,80"
                android:valueTo="
            M 20,80
            L 50,50 80,80"
                android:valueType="pathType"/>
<!--代码中定义了一个pathType的属性动画，并指定了变化的起始值。
在SVG的路径变化属性动画中，变化前后的节点数必须相同，这也是为什么前面需要使用三个点来绘制一条直线的原因，
因为后面需要中间点进行动画交换。-->

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!--anim_path2.xml-->
<objectAnimator xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
                android:duration="500"
                android:interpolator="@android:anim/bounce_interpolator"
                android:propertyName="pathData"
                android:valueFrom="
            M 20,20
            L 50,20 80,20"
                android:valueTo="
            M 20,20
            L 50,50 80,20"
                android:valueType="pathType"/>

最后使用AnimatedVectorDrawable来将VectorDrawable与objectAnimator黏合在一起。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<animated-vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
                 android:drawable="@drawable/trick">

    <target android:name="path1" android:animation="@anim/anim_path1"/>
    <target android:name="path2" android:animation="@anim/anim_path2"/>

</animated-vector>

模拟三球仪

三球仪是天文学中一个星象仪器，用来模拟地、月、日三个星体的绕行轨迹，即地球绕太阳旋转，月球绕地球旋转的同时，绕太阳旋转，如下图所示：

首先，同样是需要绘制一个静态的地、月、日三星系统。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        android:width="200dp"
        android:height="200dp"
        android:viewportHeight="100"
        android:viewportWidth="100">

    <group
        android:name="sun"
        android:pivotX="60"
        android:pivotY="50"
        android:rotation="0">

        <path
            android:name="path_sun"
            android:fillColor="@android:color/holo_blue_light"
            android:pathData="
            M 50,50
            a 10,10 0 1,0 20,0
            a 10,10 0 1,0 -20,0"/>

        <group
            android:name="earth"
            android:pivotX="75"
            android:pivotY="50"
            android:rotation="0">

            <path
                android:name="path_earth"
                android:fillColor="@android:color/holo_orange_dark"
                android:pathData="
                M 70,50
                a 5,5 0 1,0 10,0
                a 5,5 0 1,0 -10,0"/>

            <group>

                <path
                    android:fillColor="@android:color/holo_green_dark"
                    android:pathData="
                    M 90,50
                    m -5,0
                    a 4,4 0 1,0 8,0
                    a 4,4 0 1,0 -8,0"/>

            </group>
        </group>
    </group>
</vector>

上述代码中，在“sun”这个group中，有一个“earth”group，同时使用android:pivotX和android:pivotY属性来设置其旋转中心。这个VectorDrawable分别代表了太阳系系统和地月系系统。下面对这两个group分别进行SVG动画：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!--sun动画-->
<objectAnimator xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
                android:duration="4000"
                android:propertyName="rotation"
                android:valueFrom="0"
                android:valueTo="360"/>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!--earth动画-->
<objectAnimator xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
                android:duration="4000"
                android:propertyName="rotation"
                android:valueFrom="0"
                android:valueTo="360"/>

这里为了简化示例，让两个动画效果的实现完全相同。最后，最后使用AnimatedVectorDrawable黏合SVG静态图形和动画。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<animated-vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
                 android:drawable="@drawable/earth_moon_system">

    <target android:name="sun" android:animation="@anim/anim_sun"/>
    <target android:name="earth" android:animation="@anim/anim_earth"/>

</animated-vector>

轨迹动画

Android对SVG的支持给我们带来了很多好玩的特效，例如可以将propertyName指定为trimPathStart，这个属性用来控制一个SVG Path的显示比例，例如一个圆形的SVG，使用trimPathStart动画，可以像画出一个圆一样来绘制一个圆，从而形成一个轨迹动画，下面这个实例就展示了绘制轨迹的动画效果，用来绘制搜索框中的一个放大镜，效果如下所示：

代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        android:width="160dp"
        android:height="30dp"
        android:viewportHeight="30"
        android:viewportWidth="160">

        <path
            android:name="search"
            android:pathData="
            M 141,17
            A 9 9 0 1 1 142 16
            L 149 23"
            android:strokeColor="#ff3570be"
            android:strokeLineCap="round"
            android:strokeWidth="2"
            android:strokeAlpha="0.8"/>

        <path
            android:name="bar"
            android:pathData="
            M 0,23
            L 149 23"
            android:strokeColor="#ff3570be"
            android:strokeLineCap="square"
            android:strokeWidth="2"
            android:strokeAlpha="0.8"/>

</vector>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<objectAnimator xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:duration="1000"
    android:interpolator="@android:interpolator/accelerate_decelerate"
    android:propertyName="trimPathStart"
    android:valueFrom="0"
    android:valueTo="1"
    android:valueType="floatType" />
<!--trimPathStart就是利用0到1的百分比来按照轨迹绘制SVG图像。类似的，还有trimPathEnd这个属性。-->

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<animated-vector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:drawable="@drawable/searchbar">

    <target
        android:name="search"
        android:animation="@anim/anim_searchbar" />

</animated-vector>

代码地址