@TryLoveCatch 2022-05-17T02:35:39.000000Z 字数 11962 阅读 1218

Android知识体系之动画

Android知识体系

属性动画，默认持续时间为300ms，默认帧率为10ms/帧

属性动画

HenCoder Android 自定义 View 1-6：属性动画 Property Animation（上手篇）

ObjectAnimator的translationX和translationY动画，传入的值，都是基于View本身的位置来算的

在xml里面，android:translationX和android:translationY来设置view的位置

我们可以将TimeInterpolator和TypeEvaluator看作是工厂流水线上的两个小员工，那么ValueAnimator就是车间主管啦。TimeInterpolator这个小员工面对的是产品的半成品，他负责控制半成品输出到下一个生产线的速度。而下一个生产线上的小员工TypeEvaluator的任务就是打磨半成品得到成品，最后将成品输出。

插值器(TimeInterpolator)&估值器(TypeEvaluator)

插值器：

TimeInterpolator，根据时间流逝的百分比，来计算当前属性值需要改变的百分比。

public interface TimeInterpolator {
    float getInterpolation(float input);
}

估值器：

TypeEvaluator，根据当前属性需要改变的百分比，来计算改变后的属性值。

public interface TypeEvaluator<T> {
    public T evaluate(float fraction, T startValue, T endValue);
}

它们两个决定了动画的变化过程，举个例子说明：

如上图所示，它表示一个匀速动画，采用LinearInterpolator和IntEvaluator，在40ms内，View的x属性从0到40的变化。

我们来分析一下，由于默认帧率为10ms/帧，所以这个动画，应该有5帧，我们来看第三帧是如何计算出x=20的。当t=20ms时，时间流逝的百分比就是0.5(20/40=0.5)，然后我们根据插值器来计算属性x需要改变的百分比，由于我们用的是LinearInterpolator，源码如下：

public class LinearInterpolator implements Interpolator {
    public LinearInterpolator() {
    }
    public float getInterpolation(float input) {
        return input;
    }
}

所以属性x需要改变的百分比也是0.5，这样插值器的作用就结束了，接下来就是估值器，来得到属性x具体的值，我们使用的是IntEvaluator，源码如下：

public class IntEvaluator implements TypeEvaluator<Integer> {
    public Integer evaluate(float fraction, Integer startValue, Integer endValue) {
        int startInt = startValue;
        return (int)(startInt + fraction * (endValue - startInt));
    }
}

具体来说下evaluate()的三个参数：

fraction：估值小数，就是我们在插值器里面计算的结果，这里就是0.5
startValue：开始值，这里就是0
endValue：结束值，这里就是40

所以，根据这个方法的算法，0+0.5*(40-0)=20，得到x=20。

TimeInterpolator

当数学遇上动画：讲述 ValueAnimator、TypeEvaluator 和 TimeInterpolator 之间的恩恩怨怨 (1)

TimeInterpolator，时间插值器，根据时间流逝的百分比计算出当前属性值改变的百分比。

TimeInterpolator

public interface TimeInterpolator {
    float getInterpolation(float input);
}

这里面还有一个接口Interpolator

public interface Interpolator extends TimeInterpolator {
}

Interpolator竟然是继承TimeInterpolator，是不是有点奇怪？
其实，是这样的：

从Android 1.0版本开始就一直存在Interpolator接口了，而之前的补间动画当然也是支持这个功能的。只不过在属性动画中新增了一个TimeInterpolator接口，这个接口是用于兼容之前的Interpolator的，这使得所有过去的Interpolator实现类都可以直接拿过来放到属性动画当中使用

我们来看回TimeInterpolator，里面只有一个方法

float getInterpolation(float input);

input参数是由系统计算传入的，变化很有规律，就是根据动画的时长从0到1匀速增加。
input指的是真实的时间，如果动画的总时长是10s，已经过了4s了，那么input=0.4，所以返回值按理说，取值范围是[0,1]，0表示动画开始，1表示动画结束，但是也可以小于0（”下冲”）或者大于1（”上冲”）。

我们都知道时间是一秒一秒过去的，也就是线性的，匀速前进的。如果属性值从起始值到结束值是匀速变化的话，那么整个动画看起来就是慢慢地均匀地变化着。但是，如果我们想让动画变得很快或者变得很慢怎么办？答案是我们可以通过“篡改时间”来完成这个任务！这正是TimeInterpolator类的工作，它实际上就是一条函数曲线。

举个栗子！如下图所示，x轴表示时间的比率，y轴表示属性值。在不考虑TypeEvaluator的计算的情况下，假设属性值是从0变化到1，默认情况下线性插值器就和曲线y=x一样，在时间t的位置上的值为f(t)=t，当t=0.5的时刻传给TypeEvaluator的是t=0.5的时刻的值0.5。但是，当我们将TimeInterpolator设置为函数y=x^2或者y=x^(0.5)时，动画的效果就截然不同啦。在t=0.5的时刻，y=x^2=0.25 < 0.5，表示它将时间推迟了，传给TypeEvaluator的是0.25时刻的值0.25；而y=x^(0.5)=0.71 > 0.5，表示它将时间提前了，传给TypeEvaluator的是0.71时刻的值0.71。

仔细观察曲线的斜率不难发现，曲线y=x^2的斜率在不断增加，说明变化越来越快，作用在View组件上就是刚开始挺慢的，然后不断加速的效果；而曲线y=x^(0.5)的斜率在不断减小，说明变化越来越慢，作用在View组件上就是刚开始挺快的，然后不断减速的效果。

TypeEvaluator

TypeEvaluator，类型估值算法，根据当前属性改变的百分比来计算改变后的属性值。

TypeEvaluator

public interface TypeEvaluator<T> {
    public T evaluate(float fraction, T startValue, T endValue);
}

fraction，是TimeInterpolator的返回值
startValue，属性动画的起始值
endValue，属性动画的结束值

TypeEvaluator实际上也是一条函数曲线，它的输入是TimeInterpolator传进来的被“篡改”了的时间比率，还有动画的起始值和结束值信息，输出就是动画当前应该更新的属性值。假设TimeInterpolator是LinearInterpolator（f(t)=t），也就是说时间比率不被“篡改”的话，那么ValueAnimator对应的函数其实就简化成了TypeEvaluator函数（F=g(x,a,b)=g(f(t),a,b)=g(t,a,b)），即动画实际上只由TypeEvaluator来控制。

ValueAnimator

假设TimeInterpolator是x=f(t)，而TypeEvaluator的函数是y=g(x,a,b)，那么，结合而成的复合函数 F=g(f(t),a,b)，就是ValueAnimator

TimeInterpolator和TypeEvaluator关系

假设TimeInterpolator是LinearInterpolator（线性插值器，f(t)=t），也就是说时间比率不被“篡改”的话，那么ValueAnimator对应的函数其实就简化成了TypeEvaluator函数（F=g(x,a,b)=g(f(t),a,b)=g(t,a,b)），即动画实际上只由TypeEvaluator来控制。
假设TypeEvaluator是“LinearTypeEvaluator”（线性估值器，并没有这个说法，所以加上引号，计算方式就是g(x,a,b)=a+x*(b-a)）的话，那么ValueAnimator对应的函数也可以简化，F=g(x,a,b)=g(f(t),a,b)=a+f(t)*(b-a)，即动画实际上只由TimeInterpolator来控制。

TimeInterpolator是用来控制动画速度的，而TypeEvaluator是用来控制动画中值的变化曲线的。
虽然它们本质的作用是不同的，但是在某些定制的情况下，上面说的两种特殊情况下的ValueAnimator所产生的动画效果是一样的！

也就是说，为了实现某一个动画，我们可以单独使用TimeInterpolator，或者单独使用TypeEvaluator，都可以成功实现。

举个例子

实现在1s中内将float类型的数值从0变化到1。

ValueAnimator animator1 = new ValueAnimator();
animator1.setFloatValues(0.0f, 1.0f);
animator1.setDuration(1000);
animator1.setInterpolator(new LinearInterpolator());//传入null也是LinearInterpolator
animator1.setEvaluator(new TypeEvaluator() {
    @Override
    public Object evaluate(float fraction, Object startValue, Object endValue) {
        return startValue + fraction * (endValue - startValue);
    }
});
animator1.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
    @Override
    public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
        Log.e("demo 1", "" + animation.getAnimatedValue());
    }
});
// =================================================================
ValueAnimator animator2 = new ValueAnimator();
animator2.setFloatValues(0.0f, 1.0f);
animator2.setDuration(1000);
animator2.setInterpolator(new Interpolator() {
    @Override
    public float getInterpolation(float input) {
        return input;
    }
});
animator2.setEvaluator(new TypeEvaluator() {
    @Override
    public Object evaluate(float fraction, Object startValue, Object endValue) {
        return fraction;
    }
});
animator2.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
    @Override
    public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
        Log.e("demo 2", "" + animation.getAnimatedValue());
    }
});
animator1.start();
animator2.start();

第一个ValueAnimator使用的是LinearInterpolator和自定义的TypeEvaluator
第二个ValueAnimator使用的是自定义的TimeInterpolator和"LinearTypeEvaluator"

两个ValueAnimator的在真实时间序列中的输出结果是一样的，所以说，在特殊的单独控制动画的情况下，TimeInterpolator和TypeEvaluator对于制作动画有着殊途同归的作用。
当然，你可以同时使用自定义的TimeInterpolator和自定义的TypeEvaluator结合来控制动画，但是很显然，这种情况下的动画不容易控制。
从数学中函数的角度上来说那就是复合函数肯定比简单函数复杂，我们解决问题的时候要可能化繁为简，所以自然会考虑将ValueAnimator这个复杂函数简化成特殊情况下的简单函数TimeInterpolator或者TypeEvaluator来处理。

统一处理

上面说了，TimeInterpolator和TypeEvaluator对于制作动画有着殊途同归的作用。而且上面的例子，我们也看出来了，自定义imeInterpolator和自定义TypeEvaluator的代码基本上是一样的，那么我们是不是可以把这两个进行统一处理呢？

yava，这个项目就实现了这个需求，我们来看一下它里面3个重要的类。

IFunction接口

/**
 * 函数接口：给定输入，得到输出
 */
public interface IFunction {
    float getValue(float input);
}

AbstractFunction抽象类

/**
 * 抽象函数实现
 */
public abstract class AbstractFunction implements IFunction, Interpolator, TypeEvaluator<Float> {
    @Override
    public float getInterpolation(float input) {
        return getValue(input);
    }
    @Override
    public Float evaluate(float fraction, Float startValue, Float endValue) {
        return startValue + getValue(fraction) * (endValue - startValue);
    }
}

这个类，既可以当做简单函数使用，也可以当做Interpolator或者TypeEvaluator去用于制作动画。

EasingFunction枚举：包含了30个常见的缓动函数

public enum EasingFunction implements IFunction, Interpolator, TypeEvaluator<Float> {
    /* ------------------------------------------------------------------------------------------- */
    /* BACK
    /* ------------------------------------------------------------------------------------------- */
    BACK_IN {
        @Override
        public float getValue(float input) {
            return input * input * ((1.70158f + 1) * input - 1.70158f);
        }
    },
    BACK_OUT {
        @Override
        public float getValue(float input) {
            return ((input = input - 1) * input * ((1.70158f + 1) * input + 1.70158f) + 1);
        }
    },
    BACK_INOUT {
        @Override
        public float getValue(float input) {
            float s = 1.70158f;
            if ((input *= 2) < 1) {
                return 0.5f * (input * input * (((s *= (1.525f)) + 1) * input - s));
            }
            return 0.5f * ((input -= 2) * input * (((s *= (1.525f)) + 1) * input + s) + 2);
        }
    },
    //other easing functions ......
    //如果这个function在求值的时候需要duration作为参数的话，那么可以通过setDuration来设置，否则使用默认值
    private float duration = 1000f;//目前只有ELASTIC***这三个是需要duration的，其他的都不需要
    public float getDuration() {
        return duration;
    }
    public EasingFunction setDuration(float duration) {
        this.duration = duration;
        return this;
    }
    //将Function当做Interpolator使用，默认的实现，不需要枚举元素去重新实现
    @Override
    public float getInterpolation(float input) {
        return getValue(input);
    }
    //将Function当做TypeEvaluator使用，默认的实现，不需要枚举元素去重新实现
    @Override
    public Float evaluate(float fraction, Float startValue, Float endValue) {
        return startValue + getValue(fraction) * (endValue - startValue);
    }
    //几个数学常量
    public static final float PI = (float) Math.PI;
    public static float TWO_PI = PI * 2.0f;
    public static float HALF_PI = PI * 0.5f;
}

注意，枚举跟抽象方法配合使用。
这个类提供类常见的30个缓动函数的实现，类似于工具类，方便使用。

例子

使用线性插值器和枚举的TypeEvaluator

ObjectAnimator animator1 = new ObjectAnimator();
animator1.setTarget(textView1);
animator1.setPropertyName("translationY");
animator1.setFloatValues(0f, -100f); animator1.setDuration(1000);
animator1.setInterpolator(new LinearInterpolator());
animator1.setEvaluator(EasingFunction.BOUNCE_OUT);//这里将EasingFunction.BOUNCE_OUT作为TypeEvaluator来使用
animator1.start();

使用枚举的Interpolator和”线性估值器”

ObjectAnimator animator2 = new ObjectAnimator();
animator2.setTarget(textView2);
animator2.setPropertyName("translationY");
animator2.setFloatValues(0f, -100f);
animator2.setDuration(1000);
animator2.setInterpolator(EasingFunction.BOUNCE_OUT); //这里将EasingFunction.BOUNCE_OUT作为Interpolator来使用
animator2.setEvaluator(new FloatEvaluator());
animator2.start();

使用线性插值器和自定义的TypeEvaluator

ObjectAnimator animator1 = new ObjectAnimator();
animator1.setTarget(textView1);
animator1.setPropertyName("translationY");
animator1.setFloatValues(0f, -100f); animator1.setDuration(1000);
animator1.setInterpolator(new LinearInterpolator());
animator1.setEvaluator(new AbstractFunction() {
    //自定义为TypeEvaluator 
    @Override 
    public float getValue(float input) { 
        return input * 2 + 3; 
    } 
}); 
animator1.start();

使用自定义的Interpolator和”线性估值器”

ObjectAnimator animator2 = new ObjectAnimator();
animator2.setTarget(textView1);
animator2.setPropertyName("translationY");
animator2.setFloatValues(0f, -100f); animator1.setDuration(1000);
animator2.setInterpolator(new AbstractFunction() {
    //自定义为TypeEvaluator 
    @Override 
    public float getValue(float input) { 
        return input * 2 + 3; 
    } 
}); 
animator2.setEvaluator(new FloatEvaluator());
animator2.start();

Canvas

Canvas的动画顺序是从后往前，是倒着来的！！很重要！！！！

Matrix

set pre post

Matrix调用一系列set,pre,post方法时,可视为将这些方法插入到一个队列.当然,按照队列中从头至尾的顺序调用执行.
其中pre表示在队头插入一个方法,post表示在队尾插入一个方法.而set表示把当前队列清空,并且总是位于队列的最中间位置.当执行了一次set后:pre方法总是插入到set前部的队列的最前面,post方法总是插入到set后部的队列的最后面

例一:

Matrix m = new Matrix();
m.setRotate(45); 
m.setTranslate(80, 80);

只有m.setTranslate(80, 80)有效,因为m.setRotate(45);被清除.

例子二:

Matrix m = new Matrix();
m.setTranslate(80, 80);
m.postRotate(45);

先执行m.setTranslate(80, 80);后执行m.postRotate(45);

例子三:

Matrix m = new Matrix();
m.setTranslate(80, 80);
m.preRotate(45);

先执行m.preRotate(45);后执行m.setTranslate(80, 80);

例子四:

Matrix m = new Matrix();
m.preScale(2f,2f);    
m.preTranslate(50f, 20f);   
m.postScale(0.2f, 0.5f);    
m.postTranslate(20f, 20f);

执行顺序:m.preTranslate(50f, 20f)-->m.preScale(2f,2f)-->m.postScale(0.2f, 0.5f)-->m.postTranslate(20f, 20f)
注意:m.preTranslate(50f, 20f)比m.preScale(2f,2f)先执行,因为它查到了队列的最前端.

例子五:

Matrix m = new Matrix();
m.postTranslate(20, 20);   
m.preScale(0.2f, 0.5f);
m.setScale(0.8f, 0.8f);   
m.postScale(3f, 3f);
m.preTranslate(0.5f, 0.5f);

执行顺序:m.preTranslate(0.5f, 0.5f)-->m.setScale(0.8f, 0.8f)-->m.postScale(3f, 3f)
注意:m.setScale(0.8f, 0.8f)清除了前面的m.postTranslate(20, 20)和m.preScale(0.2f, 0.5f);

Canvas.setMatrix(matrix) 和 Canvas.concat(matrix)

Canvas.setMatrix(matrix)：用 Matrix 直接替换 Canvas 当前的变换矩阵，即抛弃 Canvas 当前的变换，改用 Matrix 的变换（注：不同的系统中 setMatrix(matrix) 的行为可能不一致，所以还是尽量用 concat(matrix) 吧）；
Canvas.concat(matrix)：用 Canvas 当前的变换矩阵和 Matrix 相乘，即基于 Canvas 当前的变换，叠加上 Matrix 中的变换。

Camera

三维变换，我们来说下Camera的坐标系

图中黄色圆点就是虚拟相机的位置，其他标识都是x、y、z轴的旋转方向。

Camera.rotate*()

三维旋转，rotateX(deg)、rotateY(deg) 、rotateZ(deg) 、rotate(x, y, z)

接下来说一个例子，原图如下：

canvas.save();
camera.rotateX(30); // 旋转 Camera 的三维空间  
camera.applyToCanvas(canvas); // 把旋转投影到 Canvas
canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();

另外，Camera 和 Canvas 一样也需要保存和恢复状态才能正常绘制，不然在界面刷新之后绘制就会出现问题。所以完整的代码应该是这样的：

canvas.save();
camera.save(); // 保存 Camera 的状态  
camera.rotateX(30); // 旋转 Camera 的三维空间  
camera.applyToCanvas(canvas); // 把旋转投影到 Canvas  
camera.restore(); // 恢复 Camera 的状态
canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();

效果如下：

我们发现，旋转的结果不是堆成的。这是因为，Camera的旋转操作都是基于原点的，而且不能改变，所以我们需要借助canvas的translate()方法，如下：

canvas.save();
camera.save(); // 保存 Camera 的状态  
camera.rotateX(30); // 旋转 Camera 的三维空间  
canvas.translate(centerX, centerY); // 旋转之后把投影移动回来  
camera.applyToCanvas(canvas); // 把旋转投影到 Canvas  
canvas.translate(-centerX, -centerY); // 旋转之前把绘制内容移动到轴心（原点）  
camera.restore(); // 恢复 Camera 的状态
canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();

Canvas 的几何变换顺序是反的，所以要把移动到中心的代码写在下面，把从中心移动回来的代码写在上面。

Camera.setLocation(x, y, z)

设置虚拟相机的位置
注意！这个方法有点奇葩，它的参数的单位不是像素，而是 inch，英寸。英寸和像素的换算单位被写死为了 72 像素。在 Camera 中，相机的默认位置是 (0, 0, -8)（英寸）。8 x 72 = 576，所以它的默认位置是 (0, 0, -576)（像素）。

这个方法主要是用来解决这个问题：

如果绘制的内容过大，当它翻转起来的时候，就有可能出现图像投影过大的「糊脸」效果。而且由于换算单位被写死成了 72像素，而不是和设备 dpi 相关的，所以在像素越大的手机上，这种「糊脸」效果会越明显。

解决方法就是：使用 setLocation() 方法来把相机往后移动

参考

Matrix的set,pre,post调用顺序
 Canvas 对绘制的辅助——范围裁切和几何变换。

Android知识体系之动画

属性动画

插值器(TimeInterpolator)&估值器(TypeEvaluator)

TimeInterpolator

TypeEvaluator

ValueAnimator

TimeInterpolator和TypeEvaluator关系

举个例子

统一处理

例子

Canvas

Matrix

set pre post

例一:

例子二:

例子三:

例子四:

例子五:

Canvas.setMatrix(matrix) 和 Canvas.concat(matrix)

Camera

Camera.rotate*()

Camera.setLocation(x, y, z)

参考

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