重拾Android之路之动画

引言

最近项目中要实现的功能有些类似于滴滴出行APP中判断定位未开时，会有一个下拉出现的警告提示文本“定位信号弱，清点此处打开GPS”的文本，主要是这个下拉的效果，感觉还是不错的，因此来仿一防，创新都先来自于模仿，是吧？！

效果如下图：

来一波动画操作的红利

在日常的Android开发中，经常会使用到动画，这里就对Android开发中的动画做一下总结。

Android 动画分类

总的来说，Android动画可以分为两类，最初的传统动画和Android3.0 之后出现的属性动画；
传统动画又包括 帧动画（Frame Animation）和补间动画（Tweened Animation）。

传统动画
帧动画

帧动画是最容易实现的一种动画，这种动画更多的依赖于完善的UI资源，他的原理就是将一张张单独的图片连贯的进行播放，从而在视觉上产生一种动画的效果；有点类似于某些软件制作gif动画的方式。

如上图中的京东加载动画，代码要做的事情就是把一幅幅的图片按顺序显示，造成动画的视觉效果。

京东动画实现

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<animation-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
    <item
        android:drawable="@drawable/a_0"
        android:duration="100" />
    <item
        android:drawable="@drawable/a_1"
        android:duration="100" />
    <item
        android:drawable="@drawable/a_2"
        android:duration="100" />
</animation-list>


protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState); 
    setContentView(R.layout.activity_frame_animation);
    ImageView animationImg1 =(ImageView) findViewById(R.id.animation1);   
    animationImg1.setImageResource(R.drawable.frame_anim1); 
    AnimationDrawable animationDrawable1 = (AnimationDrawable) animationImg1.getDrawable(); 
    animationDrawable1.start(); }

可以说，图片资源决定了这种方式可以实现怎样的动画

在有些代码中，我们还会看到android：oneshot="false"，这个oneshot的含义就是动画执行一次（true）还是循环执行多次。

这里其他几个动画实现方式都是一样，无非就是图片资源的差异。

补间动画

补间动画又可以分为四种形式，分别是 alpha（淡入淡出），translate（位移），scale（缩放大小），rotate（旋转）。

补间动画的实现，一般会采用xml 文件的形式；代码会更容易书写和阅读，同时也更容易复用。

XML 实现

首先，在res/anim/ 文件夹下定义如下的动画实现方式

alpha_anim.xml 动画实现

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<alpha xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:duration="1000"
    android:fromAlpha="1.0"
    android:interpolator="@android:anim/accelerate_decelerate_interpolator"
    android:toAlpha="0.0" />

scale.xml 动画实现


<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<scale xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:duration="1000"
    android:fromXScale="0.0"
    android:fromYScale="0.0"
    android:pivotX="50%"
    android:pivotY="50%"
    android:toXScale="1.0"
    android:toYScale="1.0"/>

然后，在Activity中

Animation animation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext, R.anim.alpha_anim); 
img = (ImageView) findViewById(R.id.img); 
img.startAnimation(animation);

这样就可以实现ImageView alpha 透明变化的动画效果。

也可以使用set 标签将多个动画组合（代码源自Android SDK API）

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<set xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:interpolator="@[package:]anim/interpolator_resource"
    android:shareInterpolator=["true" | "false"] >
    <alpha 
        android:fromAlpha="float"
        android:toAlpha="float" />
    <scale
        android:fromXScale="float"
        android:toXScale="float"
        android:fromYScale="float"
        android:toYScale="float"
        android:pivotX="float"
        android:pivotY="float" />
    <translate
        android:fromXDelta="float"
        android:toXDelta="float"
        android:fromYDelta="float"
        android:toYDelta="float" />
    <rotate
        android:fromDegrees="float"
        android:toDegrees="float"
        android:pivotX="float"
        android:pivotY="float" />
<set>
... 
</set>
</set>

可以看到组合动画是可以嵌套使用的。

各个动画属性的含义结合动画自身的特点应该很好理解，就不一一阐述了；这里主要说一下interpolator 和pivot。

Interpolator 主要作用是可以控制动画的变化速率 ，就是动画进行的快慢节奏。

Android 系统已经为我们提供了一些Interpolator ，比如 accelerate_decelerate_interpolator，accelerate_interpolator等。更多的interpolator 及其含义可以在Android SDK 中查看。同时这个Interpolator也是可以自定义的，这个后面还会提到。

pivot 决定了当前动画执行的参考位置

pivot 这个属性主要是在translate 和scale 动画中，这两种动画都牵扯到view 的“物理位置"发生变化，所以需要一个参考点。而pivotX和pivotY就共同决定了这个点；它的值可以是float或者是百分比数值。

我们以pivotX为例，

pivotX取值 含义
10 距离动画所在view自身左边缘10像素
10% 距离动画所在view自身左边缘 的距离是整个view宽度的10%
10%p 距离动画所在view父控件左边缘的距离是整个view宽度的10%

pivotY 也是相同的原理，只不过变成纵向的位置。如果还是不明白可以参考源码，在Tweened Animation中结合seekbar的滑动观察rotate的变化理解。

Java Code 实现
有时候，动画的属性值可能需要动态的调整，这个时候使用xml 就不合适了，需要使用java代码实现

private void RotateAnimation() {
    animation = new RotateAnimation(-deValue, deValue, Animation.RELATIVE_TO_SELF, pxValue, Animation.RELATIVE_TO_SELF, pyValue);
    animation.setDuration(timeValue);
    if (keep.isChecked()) {
        animation.setFillAfter(true);
    } else {
        animation.setFillAfter(false);
    }
    if (loop.isChecked()) {
        animation.setRepeatCount(-1);
    } else {
        animation.setRepeatCount(0);
    }
    if (reverse.isChecked()) {
        animation.setRepeatMode(Animation.REVERSE);
    } else {
        animation.setRepeatMode(Animation.RESTART);
    }
    img.startAnimation(animation);
}

这里animation.setFillAfter决定了动画在播放结束时是否保持最终的状态；
animation.setRepeatCount和animation.setRepeatMode 决定了动画的重复次数及重复方式，具体细节可查看源码理解。

好了，传统动画的内容就说到这里了。

属性动画

属性动画，顾名思义它是对于对象属性的动画。因此，所有补间动画的内容，都可以通过属性动画实现。

属性动画入门

首先我们来看看如何用属性动画实现上面补间动画的效果

private void RotateAnimation() {
    ObjectAnimator anim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "rotation", 0f, 360f);
    anim.setDuration(1000);
    anim.start();
}

private void AlpahAnimation() {
    ObjectAnimator anim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "alpha", 1.0f, 0.8f, 0.6f, 0.4f, 0.2f, 0.0f);
    anim.setRepeatCount(-1);
    anim.setRepeatMode(ObjectAnimator.REVERSE);
    anim.setDuration(2000);
    anim.start();
}

这两个方法用属性动画的方式分别实现了旋转动画和淡入淡出动画，其中setDuration、setRepeatMode及setRepeatCount和补间动画中的概念是一样的。

可以看到，属性动画貌似强大了许多，实现很方便，同时动画可变化的值也有了更多的选择，动画所能呈现的细节也更多。

当然属性动画也是可以组合实现的

ObjectAnimator alphaAnim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "alpha", 1.0f, 0.5f, 0.8f, 1.0f);
ObjectAnimator scaleXAnim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "scaleX", 0.0f, 1.0f);
ObjectAnimator scaleYAnim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "scaleY", 0.0f, 2.0f);
ObjectAnimator rotateAnim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "rotation", 0, 360);
ObjectAnimator transXAnim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "translationX", 100, 400);
ObjectAnimator transYAnim = ObjectAnimator.ofFloat(myView, "tranlsationY", 100, 750);
AnimatorSet set = new AnimatorSet(); 
set.playTogether(alphaAnim,scaleXAnim,scaleYAnim,rotateAnim,transXAnim,transYAnim); 
// set.playSequentially(alphaAnim, scaleXAnim, scaleYAnim, rotateAnim, transXAnim, transYAnim);
set.setDuration(3000); 
set.start();

可以看到这些动画可以同时播放，或者是按序播放。

属性动画核心原理

在上面实现属性动画的时候，我们反复的使用到了ObjectAnimator 这个类，这个类继承自ValueAnimator，使用这个类可以对任意对象的任意属性进行动画操作。而ValueAnimator是整个属性动画机制当中最核心的一个类；这点从下面的图片也可以看出。

属性动画核心原理，此图来自于Android SDK API 文档。

属性动画的运行机制是通过不断地对值进行操作来实现的，而初始值和结束值之间的动画过渡就是由ValueAnimator这个类来负责计算的。它的内部使用一种时间循环的机制来计算值与值之间的动画过渡，我们只需要将初始值和结束值提供给ValueAnimator，并且告诉它动画所需运行的时长，那么ValueAnimator就会自动帮我们完成从初始值平滑地过渡到结束值这样的效果。除此之外，ValueAnimator还负责管理动画的播放次数、播放模式、以及对动画设置监听器等。

从上图我们可以了解到，通过duration、startPropertyValue和endPropertyValue 等值，我们就可以定义动画运行时长，初始值和结束值。然后通过start方法开始动画。
那么ValueAnimator 到底是怎样实现从初始值平滑过渡到结束值的呢？这个就是由TypeEvaluator 和TimeInterpolator 共同决定的。

具体来说，TypeEvaluator 决定了动画如何从初始值过渡到结束值。
TimeInterpolator 决定了动画从初始值过渡到结束值的节奏。

说的通俗一点，你每天早晨出门去公司上班，TypeEvaluator决定了你是坐公交、坐地铁还是骑车；而当你决定骑车后，TimeInterpolator决定了你一路上骑行的方式，你可以匀速的一路骑到公司，你也可以前半程骑得飞快，后半程骑得慢悠悠。

如果，还是不理解，那么就看下面的代码吧。首先看一下下面的这两个gif动画，一个小球在屏幕上以 y=sin(x) 的数学函数轨迹运行，同时小球的颜色和半径也发生着变化，可以发现，两幅图动画变化的节奏也是不一样的。

如果不考虑属性动画，这样的一个动画纯粹的使用Canvas+Handler的方式绘制也是有可能实现的。但是会复杂很多，而且加上各种线程，会带来很多意想不到的问题。

这里就通过自定义属性动画的方式看看这个动画是如何实现的。

属性动画自定义实现

这个动画最关键的三点就是 运动轨迹、小球半径及颜色的变化；我们就从这三个方面展开。最后我们在结合Interpolator说一下TimeInterpolator的意义。

用TypeEvaluator 确定运动轨迹

前面说了，TypeEvaluator决定了动画如何从初始值过渡到结束值。这个TypeEvaluator是个接口，我们可以实现这个接口。

public class PointSinEvaluator implements TypeEvaluator {

    @Override
    public Object evaluate(float fraction, Object startValue, Object endValue) {
        Point startPoint = (Point) startValue;
        Point endPoint = (Point) endValue;
        float x = startPoint.getX() + fraction * (endPoint.getX() - startPoint.getX());

        float y = (float) (Math.sin(x * Math.PI / 180) * 100) + endPoint.getY() / 2;
        Point point = new Point(x, y);
        return point;
    }
}

PointSinEvaluator 继承了TypeEvaluator类，并实现了他唯一的方法evaluate；这个方法有三个参数，第一个参数fraction 代表当前动画完成的百分比，这个值是如何变化的后面还会提到；第二个和第三个参数代表动画的初始值和结束值。这里我们的逻辑很简单，x的值随着fraction 不断变化，并最终达到结束值；y的值就是当前x值所对应的sin(x) 值，然后用x 和 y 产生一个新的点（Point对象）返回。

这样我们就可以使用这个PointSinEvaluator 生成属性动画的实例了。

Point startP = new Point(RADIUS, RADIUS);//初始值（起点）
Point endP = new Point(getWidth() - RADIUS, getHeight() - RADIUS);//结束值（终点）
final ValueAnimator valueAnimator = ValueAnimator.ofObject(new PointSinEvaluator(), startP, endP);
valueAnimator.setRepeatCount(-1);
valueAnimator.setRepeatMode(ValueAnimator.REVERSE);
valueAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
  @Override
  public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
      currentPoint = (Point) animation.getAnimatedValue();
      postInvalidate();
  }
});

这样我们就完成了动画轨迹的定义，现在只要调用valueAnimator.start() 方法，就会绘制出一个正弦曲线的轨迹。

传统动画 VS 属性动画

相较于传统动画，属性动画有很多优势。那是否意味着属性动画可以完全替代传统动画呢。其实不然，两种动画都有各自的优势，属性动画如此强大，也不是没有缺点。

补间动画点击事件
属性动画点击事件

  • 从上面两幅图比较可以发现，补间动画中，虽然使用translate将图片移动了，但是点击原来的位置，依旧可以发生点击事件，而属性动画却不是。因此我们可以确定，属性动画才是真正的实现了view的移动，补间动画对view的移动更像是在不同地方绘制了一个影子，实际的对象还是处于原来的地方。

  • 当我们把动画的repeatCount设置为无限循环时，如果在Activity退出时没有及时将动画停止，属性动画会导致Activity无法释放而导致内存泄漏，而补间动画却没有问题。因此，使用属性动画时切记在Activity执行 onStop 方法时顺便将动画停止。（对这个怀疑的同学可以自己通过在动画的Update 回调方法打印日志的方式进行验证）。

  • xml 文件实现的补间动画，复用率极高。在Activity切换，窗口弹出时等情景中有着很好的效果。

  • 使用帧动画时需要注意，不要使用过多特别大的图，容易导致内存不足。

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