補(bǔ)間動(dòng)畫源碼中分析機(jī)制原理

作者：Android開發(fā)編程 2021-12-06 14:52:08

移動(dòng)開發(fā) Android

補(bǔ)間動(dòng)畫移動(dòng)后,點(diǎn)擊事件的響應(yīng)為什么還在原來的位置?那今天我們就來從源碼解析原理,我們可以通過平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透明度等API進(jìn)行具體的操作.

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前言

補(bǔ)間動(dòng)畫移動(dòng)后,點(diǎn)擊事件的響應(yīng)為什么還在原來的位置?

那今天我們就來從源碼解析原理

一、補(bǔ)間動(dòng)畫

補(bǔ)間動(dòng)畫可以在一個(gè)視圖容器內(nèi)執(zhí)行一系列簡(jiǎn)單變換(具體的變換步驟有：位置、大小、旋轉(zhuǎn)、透明度);

我們可以通過平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透明度等API進(jìn)行具體的操作;

補(bǔ)間動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)方式可以通過 XML或通過Android代碼兩種方式去定義;

1、xml方式實(shí)現(xiàn)

文件名：animator_translate.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<translate 
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" 
    android:fromXDelta="0" 
    android:fromYDelta="0" 
    android:toYDelta="0" 
    android:toXDelta="200" 
    android:duration="500" 
    android:fillAfter="true"> 
</translate>

代碼加載xml文件獲取動(dòng)畫

//加載動(dòng)畫 
Animation animation = AnimationUtils.loadAnimation(this, R.anim.animator_translate); 
//執(zhí)行動(dòng)畫 
testBtn.startAnimation(animation);

2、代碼方式實(shí)現(xiàn)

TranslateAnimation translateAnimation = new TranslateAnimation(0,200,0,0); 
translateAnimation.setDuration(500);//動(dòng)畫執(zhí)行時(shí)間 
translateAnimation.setFillAfter(true);//動(dòng)畫執(zhí)行完成后保持狀態(tài) 
//執(zhí)行動(dòng)畫 
testBtn.startAnimation(translateAnimation);

二、補(bǔ)間動(dòng)畫原理解

1、startAnimation

startAnimation(rotateAnimation)方法進(jìn)入源碼;

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

首先是通過setStartTime()設(shè)置了動(dòng)畫的開始時(shí)間;

//View.java 
 public void setStartTime(long startTimeMillis) { 
     mStartTime = startTimeMillis; 
     mStarted = mEnded = false; 
     mCycleFlip = false; 
     mRepeated = 0; 
     mMore = true; 
 }

這里只是對(duì)一些變量進(jìn)行賦值，再來看看下一個(gè)方法;

設(shè)置動(dòng)畫setAnimation(animation)：

//View.java 
  public void setAnimation(Animation animation) { 
      mCurrentAnimation = animation; 
      if (animation != null) { 
                if (mAttachInfo != null && mAttachInfo.mDisplayState == Display.STATE_OFF 
                  && animation.getStartTime() == Animation.START_ON_FIRST_FRAME) { 
              animation.setStartTime(AnimationUtils.currentAnimationTimeMillis()); 
          } 
          animation.reset(); 
      } 
  }

這里面也是將動(dòng)畫實(shí)例賦值給當(dāng)前的成員變量;

分析startAnimation()方法里的invalidateParentCaches();

//View.java 
 protected void invalidateParentCaches()  
     if (mParent instanceof View) { 
         ((View) mParent).mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED; 
     } 
 }

可以看到這里僅僅是設(shè)置動(dòng)畫標(biāo)記，在視圖構(gòu)建或者屬性改變時(shí)是必要的;

再回到startAnimation()方法里面invalidate(true);

2、invalidate

//View.java 
  public void invalidate(boolean invalidateCache) { 
      invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true); 
  } 
  void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache, 
          boolean fullInvalidate) { 
      if (mGhostView != null) { 
          mGhostView.invalidate(true); 
          return; 
      } 
        ................. 
          // Propagate the damage rectangle to the parent view. 
          final AttachInfo ai = mAttachInfo; 
          final ViewParent p = mParent; 
          if (p != null && ai != null && l < r && t < b) { 
              final Rect damage = ai.mTmpInvalRect; 
              damage.set(l, t, r, b); 
              p.invalidateChild(this, damage); 
          } 
      } 
   }

這里著重看p.invalidateChild(this, damage);

//ViewGroup.java 
  @Deprecated 
  @Override 
  public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) { 
      final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo; 
      if (attachInfo != null && attachInfo.mHardwareAccelerated) { 
          // HW accelerated fast path 
          onDescendantInvalidated(child, child); 
          return; 
      } 
      ViewParent parent = this; 
        ......... 
          do { 
              View view = null; 
              if (parent instanceof View) { 
                  view = (View) parent; 
              } 
         ......... 
              parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty); 
          } while (parent != null); 
      } 
  }

因?yàn)閂iewParent p = mParent，this是View的子類ViewGroup;
所以p.invalidateChild(this, damage)里面其實(shí)是調(diào)用了ViewGroup的invalidateChild();
這里有一個(gè)do{}while()循環(huán)，第一次的時(shí)候parent = this即ViewGroup，然后調(diào)用parent.invalidateChildInParent(location, dirty)方法，當(dāng)parent == null的時(shí)候結(jié)束循環(huán);
invalidateChildInParent方法中，只要條件成立就會(huì)返回mParent;

//ViewGroup.java 
  @Deprecated 
  @Override 
  public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) { 
      if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)) != 0) { 
         ....... 
          return mParent; 
      } 
      return null; 
  }

((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)) != 0)是保持成立的，所以會(huì)一直返回mParent，那么說明View的mParent是ViewGroup;
ViewGroup的mParent也是ViewGroup，而do{}while()循環(huán)一直找mParent，而一個(gè)View最頂端的mParent是ViewRootImpl，所以最后走到ViewRootImpl的invalidateChildInParent()里面;
在onCreate()方法里面通過setContentView()將布局添加到以DecorView為根布局的一個(gè)ViewGroup里面，因?yàn)樵趏nResume()執(zhí)行完成后，WindowManager會(huì)執(zhí)行addView()方法，然后會(huì)創(chuàng)建一個(gè)ViewRootImpl對(duì)象，與DecorView綁定起來，DecorView的mParent設(shè)置成ViewRootImpl，ViewRootImpl實(shí)現(xiàn)了ViewParent接口，所以ViewRootImpl雖然沒有繼承View或者ViewGroup;
ViewRootImpl的invalidateChildInParent()方法中;

//ViewRootImpl.java 
   @Override 
   public ViewParent invalidateChildInParent(int[] location, Rect dirty) { 
       checkThread(); 
       if (DEBUG_DRAW) Log.v(mTag, "Invalidate child: " + dirty); 
       if (dirty == null) { 
           invalidate(); 
           return null; 
       } else if (dirty.isEmpty() && !mIsAnimating) { 
           return null; 
       } 
        ....... 
       invalidateRectOnScreen(dirty); 
       return null; 
   }

這里所有的返回值都變?yōu)閚ull了，之前執(zhí)行的do{}while()循壞也會(huì)停止。

3、scheduleTraversals()

接著分析invalidateRectOnScreen(dirty)方法;
進(jìn)入 scheduleTraversals()方法;

 //ViewRootImpl.java 
  private void invalidateRectOnScreen(Rect dirty) { 
      ...... 
      if (!mWillDrawSoon && (intersected || mIsAnimating)) { 
          scheduleTraversals(); 
      } 
  } 
//ViewRootImpl.java 
void scheduleTraversals() { 
      if (!mTraversalScheduled) { 
          mTraversalScheduled = true; 
          mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); 
          mChoreographer.postCallback( 
                  Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); 
          if (!mUnbufferedInputDispatch) { 
              scheduleConsumeBatchedInput(); 
          } 
          notifyRendererOfFramePending(); 
          pokeDrawLockIfNeeded(); 
      } 
  }

主要看mTraversalRunnable，我們找到mTraversalRunnable這個(gè)類;

//ViewRootImpl.java 
final class TraversalRunnable implements Runnable { 
      @Override 
      public void run() { 
          doTraversal(); 
      } 
  } 
  final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();

4、doTraversal()

doTraversal()方法;

//ViewRootImpl.java 
void doTraversal() { 
         ....... 
          performTraversals(); 
         ....... 
      } 
  }

scheduleTraversals()是將 performTraversals()放到一個(gè)Runnable里面;
在Choreographer的帶執(zhí)行對(duì)列里面，這些待執(zhí)行的Runable會(huì)在最近的一個(gè)16.6ms屏幕刷新信號(hào)到來的時(shí)候執(zhí)行;
而performTraversals()是View的三大操作：測(cè)量、布局、繪制的發(fā)起者;
在Android屏幕刷新機(jī)制里，View樹里面不管哪個(gè)View發(fā)起的繪制請(qǐng)求或者布局請(qǐng)求都會(huì)走到ViewRootImpl的scheduleTraversals()里面，然后在最新的一個(gè)屏幕刷新信號(hào)來到時(shí)，再通過ViewRootImpl的performTraversals()從根布局DecorView依次遍歷View樹去執(zhí)行測(cè)量、布局、繪制三大操作
每一次的刷新都會(huì)走到ViewRootImpl里面，然后在層層遍歷到發(fā)生改變的VIew里去執(zhí)行相應(yīng)的布局和繪制操作;
所以在調(diào)用View.startAnimation(rotateAnimation)后，并沒有立即執(zhí)行動(dòng)畫，而是做了一下變量初始化操作，將View和Animation綁定起來，調(diào)用重繪操作，內(nèi)部層層尋找mPartent，最終在ViewRootImpl的scheduleTraversals()發(fā)起一個(gè)遍歷View樹的請(qǐng)求，在最近一個(gè)屏幕信號(hào)刷新到來時(shí)執(zhí)行這個(gè)請(qǐng)求，調(diào)用performTraversals()從根布局去遍歷View樹。

5、draw

我們繼續(xù)分析draw方法是怎樣將動(dòng)畫繪制的且動(dòng)畫是怎樣動(dòng)起來的呢?
invalidate最終會(huì)調(diào)用到ViewRootImpl 注冊(cè)Choreographer的回調(diào);
在下一次VSYN信號(hào)到來時(shí) 會(huì)調(diào)用ViewRootImpl performTraversals 最終會(huì)調(diào)用到View的draw方法。

boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) { 
... 
//清除上次動(dòng)畫保存的Transformation 
if ((parentFlags & ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION) != 0) { 
    parent.getChildTransformation().clear(); 
    parent.mGroupFlags &= ~ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION; 
} 
...... 
final Animation a = getAnimation(); 
if (a != null) { 
    //根據(jù)當(dāng)前時(shí)間計(jì)算當(dāng)前幀的動(dòng)畫，more表示是否需要執(zhí)行更多幀的動(dòng)畫 
    more = applyLegacyAnimation(parent, drawingTime, a, scalingRequired); 
    concatMatrix = a.willChangeTransformationMatrix(); 
    if (concatMatrix) { 
        mPrivateFlags3 |= PFLAG3_VIEW_IS_ANIMATING_TRANSFORM; 
    } 
   //拿到當(dāng)前幀需要的變換 ,這個(gè)值會(huì)在applyLegacyAnimation中進(jìn)行設(shè)置 
    transformToApply = parent.getChildTransformation(); 
} 
.... 
if (transformToApply != null) { 
    if (concatMatrix) { 
        if (drawingWithRenderNode) { 
            renderNode.setAnimationMatrix(transformToApply.getMatrix()); 
        } else { 
            // Undo the scroll translation, apply the transformation matrix, 
            // then redo the scroll translate to get the correct result. 
            canvas.translate(-transX, -transY); 
            canvas.concat(transformToApply.getMatrix());//在這里調(diào)用canvas的concat方法,實(shí)現(xiàn)最終的平移效果 (做矩陣相乘) 
            canvas.translate(transX, transY); 
        } 
       //標(biāo)記需要清除Tranformation 
        parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION; 
    } 
    float transformAlpha = transformToApply.getAlpha(); 
    if (transformAlpha < 1) { 
        alpha *= transformAlpha; 
        parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_CLEAR_TRANSFORMATION; 
    } 
} 
... 
}

調(diào)用applyLegacyAnimation根據(jù)當(dāng)前時(shí)間來計(jì)算當(dāng)前幀的動(dòng)畫同時(shí)返回值表示動(dòng)畫是否還沒播放完成;
拿到當(dāng)前幀需要的變換transformToApply;
調(diào)用canvas.concat 方法實(shí)現(xiàn)最終的平移效果 (做矩陣相乘) 這樣我們就將最終的平移想過畫到canvas上面了解決了如何完成繪制的問題;
接下來繼續(xù)分析applyLegacyAnimation是如何計(jì)算當(dāng)前的幀的動(dòng)畫的。

6、applyLegacyAnimation

private boolean applyLegacyAnimation(ViewGroup parent, long drawingTime, 
        Animation a, boolean scalingRequired) { 
    ... 
    //獲取Transformation 每個(gè)ViewGroup中的子View共同使用一個(gè)Transformation 為了多個(gè)View有動(dòng)畫時(shí)頻繁創(chuàng)建多個(gè)Transformation 
    //這個(gè)和在draw方法中取出的transformToApply是一個(gè)對(duì)象 就是最終應(yīng)用到Canvas上的Transform 
    final Transformation t = parent.getChildTransformation(); 
    //調(diào)用Animation的getTransformation方法來根據(jù)當(dāng)前時(shí)間計(jì)算Transformation 這個(gè)對(duì)象的值最終會(huì)由getTransformation方法中進(jìn)行賦值 
    boolean more = a.getTransformation(drawingTime, t, 1f); 
    invalidationTransform = t; 
    ... 
    //如果動(dòng)畫還沒有播放完成 需要讓動(dòng)畫循環(huán)起來 實(shí)際上是繼續(xù)調(diào)用invalidate 
    if (more) { 
     if (parent.mInvalidateRegion == null) { 
                    parent.mInvalidateRegion = new RectF(); 
                } 
                final RectF region = parent.mInvalidateRegion; 
               //調(diào)用Animation 的getInvalidateRegion來根據(jù)invalidationTransform計(jì)算 parent的invalidateRegion 
                a.getInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, region, 
                        invalidationTransform); 
                // The child need to draw an animation, potentially offscreen, so 
                // make sure we do not cancel invalidate requests 
                parent.mPrivateFlags |= PFLAG_DRAW_ANIMATION; 
                final int left = mLeft + (int) region.left; 
                final int top = mTop + (int) region.top; 
                //調(diào)用invalidate執(zhí)行下一次繪制請(qǐng)求,這樣動(dòng)畫就動(dòng)起來了 
                parent.invalidate(left, top, left + (int) (region.width() + .5f), 
                        top + (int) (region.height() + .5f)); 
    } 
}

在applyLegacyAnimation方法中會(huì)再次調(diào)用parent.invalidate注冊(cè)一個(gè)Choreographer回調(diào),下一次VSYN后又會(huì)調(diào)用draw方法.這樣就循環(huán)起來了;
只有當(dāng)more為false時(shí) 表示動(dòng)畫播放完成了這時(shí)候就不會(huì)invalidate了;
繼續(xù)看getTransformation是如何計(jì)算Transformation的。

//Animation.java 
//返回值表示動(dòng)畫是否沒有播放完成 并且需要計(jì)算outTransformation 也就是動(dòng)畫需要做的變化 
public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation outTransformation) { 
    if (mStartTime == -1) { 
      mStartTime = currentTime;//記錄第一幀的時(shí)間 
    } 
     if (duration != 0) { 
        normalizedTime = ((float) (currentTime - (mStartTime + startOffset))) / //計(jì)算運(yùn)行的進(jìn)度(0-1) (當(dāng)前時(shí)間-開始時(shí)間+偏移量)/動(dòng)畫總時(shí)長(zhǎng) 
            (float) duration; 
        } 
      final boolean expired = normalizedTime >= 1.0f || isCanceled(); //判斷動(dòng)畫是否播放完成 或者被取消 
      mMore = !expired; 
      if (!mFillEnabled) normalizedTime = Math.max(Math.min(normalizedTime, 1.0f), 0.0f); //處理最大值 
      final float interpolatedTime = mInterpolator.getInterpolation(normalizedTime);//根據(jù)插值器計(jì)算的當(dāng)前動(dòng)畫運(yùn)行進(jìn)度 
      applyTransformation(interpolatedTime, outTransformation);//根據(jù)動(dòng)畫進(jìn)度  計(jì)算最終的outTransformation 
      return mMore; 
}

記錄動(dòng)畫第一幀的時(shí)間;
根據(jù)當(dāng)前時(shí)間到動(dòng)畫第一幀的時(shí)間這之間的時(shí)長(zhǎng)和動(dòng)畫應(yīng)持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)來計(jì)算動(dòng)畫的進(jìn)度;
把動(dòng)畫進(jìn)度控制在 0-1 之間，超過 1 的表示動(dòng)畫已經(jīng)結(jié)束，重新賦值為 1 即可;
根據(jù)插值器來計(jì)算動(dòng)畫的實(shí)際進(jìn)度;
調(diào)用 applyTransformation() 應(yīng)用動(dòng)畫效果。

//applyTransformation每種類型的動(dòng)畫都有自己的實(shí)現(xiàn) 這里以位移動(dòng)畫為例 
//TranslateAnimation.java 
@Override 
    protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { 
        //Transformation可以理解成 存儲(chǔ)View的一些變換信息,將變化信息保存到成員變量matrix中 
        float dx = mFromXDelta; 
        float dy = mFromYDelta; 
        if (mFromXDelta != mToXDelta) { 
            dx = mFromXDelta + ((mToXDelta - mFromXDelta) * interpolatedTime);//計(jì)算X方向需要移動(dòng)的距離 
        } 
        if (mFromYDelta != mToYDelta) { 
            dy = mFromYDelta + ((mToYDelta - mFromYDelta) * interpolatedTime);//計(jì)算Y方向需要移動(dòng)的距離 
        } 
        t.getMatrix().setTranslate(dx, dy); //將最終的結(jié)果設(shè)置到Matrix上面去 
    }

至此計(jì)算完最終的變化然后應(yīng)用到了Transformation的Matix上,會(huì)在draw方法中拿到該Transformation并應(yīng)用到Canvas上，調(diào)用canvas.concat，進(jìn)行平移動(dòng)畫;
當(dāng)動(dòng)畫如果還沒執(zhí)行完，就會(huì)再調(diào)用 invalidate() 方法，層層通知到 ViewRootImpl 再次發(fā)起一次遍歷請(qǐng)求，當(dāng)下一幀屏幕刷新信號(hào)來的時(shí)候;
再通過 performTraversals() 遍歷 View 樹繪制時(shí)，該 View 的 draw 收到通知被調(diào)用時(shí);
會(huì)再次去調(diào)用 applyLegacyAnimation() 方法去執(zhí)行動(dòng)畫相關(guān)操作，包括調(diào)用 getTransformation() 計(jì)算動(dòng)畫進(jìn)度，調(diào)用 applyTransformation() 應(yīng)用動(dòng)畫。

7、動(dòng)畫總結(jié)

當(dāng)調(diào)用View.startAnimation(Animation)時(shí)，并沒有立即執(zhí)行動(dòng)畫，而是通過invalidate()層層通過到ViewRootImpl發(fā)起一次遍歷View樹的請(qǐng)求，在接收到下一個(gè)(16ms)屏幕信號(hào)刷新時(shí)才發(fā)起遍歷View樹的繪制操作，從DecorView開始遍歷，繪制時(shí)會(huì)調(diào)用draw()方法，如果View有綁定動(dòng)畫則執(zhí)行applyLegacyAnimation()方法處理相關(guān)動(dòng)畫邏輯;
在applyLegacyAnimation()里面，先執(zhí)行初始化initialize()，再通知?jiǎng)赢嬮_始o(jì)nAnimationStart()，然后通過getTransformation()計(jì)算動(dòng)畫進(jìn)度，并且它的返回值和動(dòng)畫是否結(jié)束決定是否繼續(xù)通知ViewRootImpl發(fā)起遍歷請(qǐng)求，view樹繪制，如此重復(fù)這個(gè)步驟，并且調(diào)用applyTransformation()方法執(zhí)行動(dòng)畫的邏輯，直到動(dòng)畫結(jié)束。