1. 前言

作為Android程序員兰粉，或者是想要去模仿一些酷炫的效果秀又，或者是為了實(shí)現(xiàn)視覺的變態(tài)需求，或者是壓抑不住內(nèi)心的創(chuàng)造欲想要炫技系吩，我們不可避免地需要做各種動(dòng)畫。Android中妒蔚，動(dòng)畫主要分為幀動(dòng)畫穿挨、插間動(dòng)畫以及屬性動(dòng)畫。幀動(dòng)畫最為簡(jiǎn)單肴盏，是用一系列的素材作為關(guān)鍵幀逐幀播放科盛，常用于制作加載動(dòng)畫，其工作量主要在設(shè)計(jì)部分菜皂；插間動(dòng)畫與屬性動(dòng)畫則更多地是需要開發(fā)通過控制各種動(dòng)畫參數(shù)來實(shí)現(xiàn)贞绵，只有系統(tǒng)地理解Android中動(dòng)畫運(yùn)行的原理，才能創(chuàng)作出更出色的動(dòng)畫恍飘，屬性動(dòng)畫在下一篇文章中分析榨崩，本文主要分享我在探索插間動(dòng)畫運(yùn)行原理過程中的一些收獲谴垫，包括：Matrix如何控制動(dòng)畫參數(shù)；動(dòng)畫中各參數(shù)具體起什么作用母蛛；透明度動(dòng)畫翩剪、縮放動(dòng)畫、平移動(dòng)畫以及旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫的運(yùn)行邏輯彩郊；動(dòng)畫在View的繪制過程中如何被應(yīng)用前弯。

2. Matrix介紹

在Android中，Matrix是一個(gè)3 x 3的矩陣：

Matrix 3 x 3 矩陣

Matrix可將一個(gè)點(diǎn)映射到另一個(gè)點(diǎn)焦辅，矩陣中包含了處理縮放博杖、透視以及平移的區(qū)域，從而可用于控制實(shí)現(xiàn)平移筷登、縮放剃根、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)畫效果。強(qiáng)烈建議閱讀Android Matrix理論與應(yīng)用詳解以更深入地了解Matrix實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫控制原理前方，這里僅摘錄其中的關(guān)鍵信息：

結(jié)論一：設(shè)對(duì)給定的圖像依次進(jìn)行了基本變化F1狈醉、F2、F3…..惠险、Fn苗傅，它們的變化矩陣分別為T1、T2班巩、T3…..渣慕、Tn，圖像復(fù)合變化的矩陣T可以表示為：T = TnTn-1…T1抱慌。

結(jié)論二：Preconcats matrix相當(dāng)于右乘矩陣逊桦，Postconcats matrix相當(dāng)于左乘矩陣。

Matrix還給我們提供了各種友好的接口來組合生成復(fù)雜的動(dòng)畫抑进，舉個(gè)例子：假如我們想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)平移（a,b）之后旋轉(zhuǎn)(c,d)的動(dòng)畫强经，那用Matrix的實(shí)現(xiàn)代碼就是這樣的：

    Matrix matrix = new Matrix();
    matrix.setTranslate(a, b);
    matrix.postScale(c, d);

3. Animation運(yùn)行原理分析

（1）基本屬性介紹

使用過Animation的同學(xué)對(duì)下述基本屬性應(yīng)該非常熟悉，這里為了文章完整性寺渗，特地贅述一下：

• mStartTime：動(dòng)畫實(shí)際開始時(shí)間
• mStartOffset：動(dòng)畫延遲時(shí)間
• mFillEnabled：mFillBefore及mFillAfter是否使能
• mFillBefore：動(dòng)畫結(jié)束之后是否需要進(jìn)行應(yīng)用動(dòng)畫
• mFillAfter：動(dòng)畫開始之前是否需要進(jìn)行應(yīng)用動(dòng)畫
• mDuration：?jiǎn)未蝿?dòng)畫運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)
• mRepeatMode：動(dòng)畫重復(fù)模式（RESTART匿情、REVERSE）
• mRepeatCount：動(dòng)畫重復(fù)次數(shù)（INFINITE，直接值）
• mInterceptor：動(dòng)畫插間器
• mListener：動(dòng)畫開始信殊、結(jié)束炬称、重復(fù)回調(diào)監(jiān)聽器

雖然大部分都知道上面這些屬性怎么用，但是可能還是有一些人對(duì)這些字段為什么有這樣的作用不甚明白鸡号，于是我們就來分析一下转砖。

（2）計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)

Animation在其getTransformation函數(shù)被調(diào)用時(shí)會(huì)計(jì)算一幀動(dòng)畫數(shù)據(jù)，而上面這些屬性基本都是在計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)光發(fā)熱鲸伴，我們先看看getTransformation函數(shù)的運(yùn)行邏輯：

1. 若startTime為START_ON_FIRST_FRAME(值為-1)時(shí)府蔗，將startTime設(shè)定為curTime
2. 計(jì)算當(dāng)前動(dòng)畫進(jìn)度：
   normalizedTime = (curTime - (startTime + startOffset))/duration
3. 若mFillEnabled==false：將normalisedTime夾逼至[0.0f, 1.0f]
4. 判斷是否需要計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)：
   • 若normalisedTime在[0.0f, 1.0f]，需計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)
   • 若normalisedTime不在[0.0f, 1.0f]：
     • normalisedTime<0.0f, 僅當(dāng)mFillBefore==true時(shí)才計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)
     • normalisedTime>1.0f, 僅當(dāng)mFillAfter==true時(shí)才計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)
5. 若需需要計(jì)算動(dòng)畫數(shù)據(jù)：
   • 若當(dāng)前為第一幀動(dòng)畫汞窗，觸發(fā)mListener.onAnimationStart
   • 若mFillEnabled==false：將normalisedTime夾逼至[0.0f, 1.0f]
   • 根據(jù)插間器mInterpolator調(diào)整動(dòng)畫進(jìn)度：
     interpolatedTime = mInterpolator.getInterpolation(normalizedTime)
   • 若動(dòng)畫反轉(zhuǎn)標(biāo)志位mCycleFlip為true姓赤，則
     interpolatedTime = 1.0 - normalizedTime
   • 調(diào)用動(dòng)畫更新函數(shù)applyTransformation(interpolatedTime, transformation)計(jì)算出動(dòng)畫數(shù)據(jù)
6. 若夾逼之前normalisedTime大于1.0f, 則判斷是否需繼續(xù)執(zhí)行動(dòng)畫：
   • 已執(zhí)行次數(shù)mRepeatCount等于需執(zhí)行次數(shù)mRepeated
     • 若未觸發(fā)mListener.onAnimationEnd，則觸發(fā)之
   • 已執(zhí)行次數(shù)mRepeatCount不等于需執(zhí)行次數(shù)mRepeated
     • 自增mRepeatCount
     • 重置mStartTime為-1
     • 若mRepeatMode為REVERSE仲吏，則取反mCycleFlip
     • 觸發(fā)mListener.onAnimationRepeat

這一段是根據(jù)getTransformation源碼分析出來的不铆，建議有興趣的同學(xué)可以直接查看源碼。上面這段分析留了一個(gè)不小的懸念裹唆，那就是動(dòng)畫更新函數(shù)是什么鬼誓斥，這個(gè)函數(shù)在Animation這個(gè)抽象類中僅僅是個(gè)鉤子函數(shù)，由其子類提供具體實(shí)現(xiàn)许帐，于是自然而然地引出了我們的下一個(gè)主題：主流動(dòng)畫介紹劳坑。

（3）主流動(dòng)畫分析

• AlphaAnimation：透明度動(dòng)畫

  • 基本屬性
    • mFromAlpha：起始透明度
    • mToAlpha：終止透明度
  • applyTransformation函數(shù)實(shí)現(xiàn)
    • transformation.setAlpha(mFromAlpha + ((mToAlpha - mFromAlpha) * interpolatedTime))

• ScaleAnimation：縮放動(dòng)畫

  • 基本屬性
    • mFromX：起始X值
    • mToX：終止X值
    • mFromY：起始Y值
    • mToY：終止Y值
    • mPivotX：縮放中心點(diǎn)X坐標(biāo)
    • mPivotY：縮放中心點(diǎn)Y坐標(biāo)
  • 屬性計(jì)算邏輯
    • mFromX、mToX成畦、mFromY距芬、mToY計(jì)算
      • Float類型scale直接值
      • Faction類型相對(duì)值
        • 相對(duì)于自身(%)：百分比轉(zhuǎn)換為float直接值
        • 相對(duì)于父親(%p)：根據(jù)父親size計(jì)算出size直接值，然后計(jì)算與本身size的百分比循帐，最后轉(zhuǎn)換為float直接值
      • Dimension類型size直接值：計(jì)算與本身size的百分比框仔，然后轉(zhuǎn)換為float直接值
    • mPivotX、mPivotY計(jì)算
      • ABSOLUTE類型直接值
      • RELATIVE_TO_SELF類型相對(duì)值：相對(duì)值乘以自身size得到直接值
      • RELATIVE_TO_PARENT類型相對(duì)值：相對(duì)值乘以父親size得到直接值
  • applyTransformation函數(shù)實(shí)現(xiàn)
    • sx = mFromX + ((mToX - mFromX) * interpolatedTime)
    • sy = mFromY + ((mToY - mFromY) * interpolatedTime)
    • 是否設(shè)定縮放中心點(diǎn)：
      • 若mPivotX==0 且 mPivotY==0：transformation.getMatrix().setScale(sx, sy)
      • 否則：transformation.getMatrix().setScale(sx, sy, mPivotX, mPivotY)

• TranslateAnimation：平移動(dòng)畫

  • 基本屬性
    • mFromXDelta
    • mToXDelta
    • mFromYDelta
    • mToYDelta
  • 屬性計(jì)算邏輯
    • 同ScaleAnimation中mPivotX拄养、mPivotY的計(jì)算邏輯
  • applyTransformation函數(shù)實(shí)現(xiàn)
    • dx = mFromXDelta + ((mToXDelta - mFromXDelta) * interpolatedTime)
    • dy = mFromYDelta + ((mToYDelta - mFromYDelta) * interpolatedTime)
    • transformation.getMatrix().setTranslate(dx, dy)

• RotateAnimation：旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫

  • 基本屬性
    • mFromDegrees
    • mToDegrees
    • mPivotX
    • mPivotY
  • 屬性計(jì)算邏輯
    • mFromDegrees离斩、mToDegrees均為角度（°）絕對(duì)值
    • mPivotX、mPivotY計(jì)算邏輯同ScaleAnimation
  • applyTransformation函數(shù)實(shí)現(xiàn)
    • 是否設(shè)定縮放中心點(diǎn)：
      • 若mPivotX==0 且 mPivotY==0：transformation.getMatrix().setScale(sx, sy)
      • 否則：transformation.getMatrix().setScale(sx, sy, mPivotX, mPivotY)

透明度瘪匿、縮放跛梗、平移以及旋轉(zhuǎn)是最基本的動(dòng)畫，通過組合這些動(dòng)畫可以實(shí)現(xiàn)各種不一樣的酷炫的效果柿顶，但是怎么才能實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)畫的組合茄袖，這就不得不提到AnimationSet了。

（4） AnimationSet分析

• AnimationSet是動(dòng)畫集合嘁锯，用于組合運(yùn)行多個(gè)動(dòng)畫宪祥，僅支持playTogether模式。
• AnimationSet繼承了Animation的字段家乘，但是字段的應(yīng)用有一些變化：
• duration, repeatMode, fillBefore, fillAfter：這些屬性會(huì)傳遞應(yīng)用到所有的子Animation
• repeatCount, fillEnabled：這些屬性在AnimationSet中不被應(yīng)用
• startOffset, shareInterpolator：這些屬性僅用于AnimationSet蝗羊，不會(huì)傳遞至子Animation
• 4.0以前在xml中設(shè)置duration, repeatMode, fillBefore, fillAfter, startOffset不會(huì)被應(yīng)用，但是4.0之后再xml中設(shè)定這些屬性跟運(yùn)行時(shí)設(shè)定效果一致
• 一些值的計(jì)算邏輯：
  • duration：
    • 缺省時(shí)仁锯，取所有子Animation中最長(zhǎng)的duration耀找；
    • 已設(shè)定時(shí)，返回mDuration
  • hasAlpha、willChangeTransformationMatrix野芒、willChangeBounds：當(dāng)有子Animation時(shí)蓄愁，所有子Animation的值取“或”
  • startTime：取所有子Animation中最小的startTime
  • 子Animation中startOffset處理：
    • 保存子Animation的原始startOffset
    • 設(shè)置子Animation的startOffset為原始startOffset與AnimationSet的startOffset之和
    • 保存的原始startOffset在AnimationSet.clear是用于恢復(fù)各子Animation的startOffset
• applyTransformation函數(shù)實(shí)現(xiàn)
  • 順序調(diào)用子Animation的applyTransformation，然后利用Transformation.compose組合所有子Animation返回的Transformation作為該AnimationSet當(dāng)前幀的變換狀態(tài)
  • started及more值取所有子Animation對(duì)應(yīng)值的“或”
  • ended值取所有子Animation對(duì)應(yīng)值的“與”
  • 當(dāng)started第一次為true時(shí)狞悲，調(diào)用AnimationSet的mListener.onAnimationStart
  • 當(dāng)ended第一次為true（此時(shí)所有子Animation均結(jié)束）時(shí)撮抓，調(diào)用AnimationSet的mListener.onAnimationEnd

介紹完了主流動(dòng)畫以及組合動(dòng)畫，是不是Animation就介紹完了摇锋？其實(shí)不然丹拯，里面還漏掉了一個(gè)重要角色，那就是計(jì)算得到的動(dòng)畫數(shù)據(jù)是用什么存儲(chǔ)的荸恕。實(shí)際上乖酬，Animation的動(dòng)畫函數(shù)getTransformation目的在于生成當(dāng)前幀的一個(gè)Transformation，這個(gè)Transformation采用alpha以及Matrix存儲(chǔ)了一幀動(dòng)畫的數(shù)據(jù)融求，Transformation包含兩種模式：

• alpha模式：用于支持透明度動(dòng)畫
• matrix模式：用于支持縮放咬像、平移以及旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫

同時(shí)，Transformation還提供了許多兩個(gè)接口用于組合多個(gè)Transformation：

• compose：前結(jié)合（alpha相乘双肤、矩陣右乘施掏、邊界疊加）
• postCompose：后結(jié)合（alpha相乘、矩陣左乘茅糜、邊界疊加）

至此七芭，Animation本身算介紹完整了，還差一個(gè)可用于從XML中構(gòu)建動(dòng)畫以及插間器的AnimationUtils蔑赘，這里就不做具體分析了狸驳，有興趣的同學(xué)可以自行研究。但是缩赛，到現(xiàn)在為止耙箍，我們還沒講明白是：getTransformation這個(gè)函數(shù)究竟是在哪里調(diào)用的？計(jì)算得到的動(dòng)畫數(shù)據(jù)又是怎么被應(yīng)用的酥馍？慌不要慌辩昆，待我娓娓道來，當(dāng)這些問題揭秘之后旨袒，我們就知道為什么Animation這個(gè)包要放在android.view下面以及Animation完成之后為什么View本身的屬性不會(huì)被改變汁针，于是也就知道插間動(dòng)畫（Animation）跟屬性動(dòng)畫（Animator）本質(zhì)上的區(qū)別在哪了。

4. Animation的調(diào)用

要了解Animation的調(diào)用源頭砚尽，要從Animation的基本使用View.startAnimation開始尋根溯源：

    public void startAnimation(Animation animation) {
        animation.setStartTime(Animation.START_ON_FIRST_FRAME);
        setAnimation(animation);
        invalidateParentCaches();
        invalidate(true);
    }

通過invalidate(true)函數(shù)會(huì)觸發(fā)View的重新繪制施无，由于View的繪制流程并不是本文的重點(diǎn)，因此這里僅說明從View.draw是怎么走到對(duì)Animation的處理函數(shù)的:

View.draw(Canvas)
—> ViewGroup.dispatchDraw(Canvas)
—> ViewGroup.drawChild(Canvas, View, long)
—> View.draw(Canvas, ViewGroup, long)
—> View.applyLegacyAnimation(ViewGroup, long, Animation, boolean)

而View.applyLegacyAnimation就是Animation大顯神通的舞臺(tái)必孤，其核心代碼主要分三個(gè)部分：

1. 初始化Animation（僅初始化一次）

   • 調(diào)用Animation.initialize(width, height, parentWidth, parentHeight)猾骡，通過View及ParentView的Size來解析Animation中的相關(guān)數(shù)據(jù)；
   • 調(diào)用Animation.initializeInvalidateRegion(left, top, right, bottom)來設(shè)定動(dòng)畫的初始區(qū)域，并在fillBefore為true時(shí)計(jì)算Animation動(dòng)畫進(jìn)度為0.0f的數(shù)據(jù)

2. 調(diào)用getTransformation根據(jù)當(dāng)前繪制事件生成Animation中對(duì)應(yīng)幀的動(dòng)畫數(shù)據(jù)

3. 根據(jù)動(dòng)畫數(shù)據(jù)設(shè)定重繪制區(qū)域

   • 若僅為Alpha動(dòng)畫兴想，此時(shí)動(dòng)畫區(qū)域?yàn)閂iew的當(dāng)前區(qū)域幢哨，且不會(huì)產(chǎn)生變化
   • 若包含非Alpha動(dòng)畫，此時(shí)動(dòng)畫區(qū)域需要調(diào)用Animation.getInvalidateRegion進(jìn)行計(jì)算襟企，該函數(shù)會(huì)根據(jù)上述生成動(dòng)畫數(shù)據(jù)Thransformation中的Matrix進(jìn)行計(jì)算嘱么，并與之前的動(dòng)畫區(qū)域執(zhí)行unio操作狮含，從而獲取動(dòng)畫的完整區(qū)域
   • 調(diào)用ViewGroup.invalidate(int l, int t, int r, int b)設(shè)定繪制區(qū)域

當(dāng)View.applyLegacyAnimation調(diào)用完成之后顽悼，View此次繪制的動(dòng)畫數(shù)據(jù)就構(gòu)建完成，之后便回到View.draw(Canvas, ViewGroup, long)應(yīng)用動(dòng)畫數(shù)據(jù)對(duì)視圖進(jìn)行繪制刷新几迄，其核心代碼如下：

    if (transformToApply != null) {
        if (concatMatrix) {
            if (drawingWithRenderNode) {
                    // 應(yīng)用動(dòng)畫數(shù)據(jù)
                renderNode.setAnimationMatrix(transformToApply.getMatrix());
            } else {
                canvas.translate(-transX, -transY);
                // 應(yīng)用動(dòng)畫數(shù)據(jù)
                canvas.concat(transformToApply.getMatrix());
                canvas.translate(transX, transY);
            }
            parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION;
        }

        float transformAlpha = transformToApply.getAlpha();
        if (transformAlpha < 1) {
            // 應(yīng)用動(dòng)畫數(shù)據(jù)
            alpha *= transformAlpha;
            parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION;
        }
    }

重點(diǎn)來了蔚龙，大家看到Animation產(chǎn)生的動(dòng)畫數(shù)據(jù)實(shí)際并不是應(yīng)用在View本身的，而是應(yīng)用在RenderNode或者Canvas上的映胁，這就是為什么Animation不會(huì)改變View的屬性的根本所在木羹。另一方面，我們知道Animation僅在View被繪制的時(shí)候才能發(fā)揮自己的價(jià)值解孙，這也是為什么插間動(dòng)畫被放在Android.view包內(nèi)坑填，因?yàn)樗鶹iew是真心相愛的。
文章到這弛姜，其實(shí)差不多可以結(jié)束了脐瑰，但是創(chuàng)作動(dòng)畫過程中總是會(huì)被用到的一個(gè)神器還沒出現(xiàn)，這讓我有些不舍廷臼，盡管有太多人講解這一神器苍在，但是我還是毅然決然地決定抄一遍書，一來表示我對(duì)這一神器的愛荠商，另一方面也是希望讓文章更完整寂恬。

5. 插間器(Interpolator)

如果沒有插間器，Animation應(yīng)該按照時(shí)間來線性計(jì)算每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)畫幀數(shù)據(jù)莱没；當(dāng)時(shí)當(dāng)加入插件器之后初肉，我們計(jì)算動(dòng)畫幀數(shù)據(jù)時(shí)就可以更加的富有創(chuàng)造力，我可以隨心所欲地計(jì)算任一時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)畫幀數(shù)據(jù)饰躲，可以新加速在減速牙咏，也可以先減速在加速，總之一句話属铁，我的地盤我做主眠寿。按照劇情的發(fā)展，接下來我應(yīng)該介紹常用插間器了焦蘑，但是作為一個(gè)有態(tài)度的程序員盯拱，我是不會(huì)按常理出牌的，想要了解常用插間器的實(shí)現(xiàn)原理，建議閱讀Android Animations Tutorial 5: More on Interpolators狡逢。

6. 后記

其實(shí)很早之前就看過Animation的源碼宁舰，但是當(dāng)時(shí)因?yàn)閼胁]有寫文章做筆記，這次因?yàn)轫?xiàng)目需要優(yōu)化動(dòng)畫奢浑，于是又重新擼了一遍蛮艰，在此撰文為記，以備后用雀彼。當(dāng)然壤蚜，也希望這篇分享能給大家一些收獲，非常感謝你的閱讀徊哑，如果有浪費(fèi)到你的時(shí)間袜刷，也就浪費(fèi)了，權(quán)當(dāng)看了一章湊字?jǐn)?shù)的小說莺丑，233333~~~