Android 属性动画 源码解析 深入了解其内部实现
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1、概述
Android中想做很炫酷的动画效果,相信在很多时候你都可以选择使用属性动画,关于属性动画如何使用,我们已经很详细的写过两篇博客讲解。如果你还不了解,请参考:
Android 属性动画(Property Animation) 完全解析 (上)
Android 属性动画(Property Animation) 完全解析 (下)
本篇博客将分析属性动画的实现源码,带你深入的了解Android属性动画的内部实现机制。如果你经常用属性动画,但又一直没有去查看其源码实现,没关系,请往下看。
2、分析前的猜想
在源码分析之前,我们需要有一个明确的思路,例如:源码的入口的选择、甚至对其实现进行简单的猜测,源码分析相当于一个验证的过程,带着一个目标去看源码,这样的话,分析和理解起来更为方便。
对于实现属性动画,最常用的类就是ObjectAnimator了,只需要简单的设置目标view,属性,以及目标值等必要属性,调用一下start();我们的动画就完成了。
类似如下代码:
- ObjectAnimator
- .ofInt(target,propName,values[])
- .setInterpolator(LinearInterpolator)
- .setEvaluator(IntEvaluator)
- .setDuration(500)
- .start();
上述代码很好理解吧,设置动画作用的view,作用的属性,动画开始、结束、以及中间的任意个属性值;
然后是设置插值器,当然了插值器这个词比较难理解,我要是说例如:AccelerateInterpolator、LinearInterpolator
然后设置估值算法,这个看名字挺高端,其实内部实现尤其简单: return (int)(startInt + fraction * (endValue - startInt)); 开始值,加上当前的属性改变的百分比*(结束-开始)
当然了,这个百分比是fraction ,其实就是上面的插值器算出来的。比如线性插值器:fraction 值就是currentTime - mStartTime) / mDuration,动画的运行时间/总设置时间。
然后是设置动画事件,
最后start()。
好了,现在我想问个问题,根据上面这些参数,如果我要你设计个属性动画框架,你怎么做?
这个嘛,好整,拿到上述参数之后,start()中,开启一个定时器,去执行一个任务;在任务内部,根据Interpolator计算出来的fraction,交给Evaluator,得到属性当前应该设置的值,然后反射设置tagert的指定属性,ok,奏事这么简单。嗯,大体上应该就是这样,当然了,源码的实现肯定复杂很多,但是万变不离其宗,所以接下来的源码阅读,就是去验证我们的这个答案。
3、源码分析
好了,猜想完了,我们就得进入验证阶段了~~
那么,我们源码的入口就是上述代码了,不过貌似上述代码调用了好几个方法,but,我觉得start之前的代码,无法是初始化实例,设置一些成员变量。
首先我们看ofInt,这里为了简单,我们的ofInt中的values参数,默认就一个,类似 .ofInt(view, "translationX", 300) ;
1、ofInt
- public static ObjectAnimator ofInt(Object target, String propertyName, int... values) {
- ObjectAnimator anim = new ObjectAnimator(target, propertyName);
- anim.setIntValues(values);
- return anim;
- }
首先调用ObjectAnimator的构造方法传入了一个target和propName,估计就是创建对象,然后旧路下target和propName,简单看下
- private ObjectAnimator(Object target, String propertyName) {
- mTarget = target;
- setPropertyName(propertyName);
- }
- public void setPropertyName(String propertyName) {
- //...
- mPropertyName = propertyName;
- mInitialized = false;
- }
记录完成target,propName以后,调用setIntValues
- @Override
- public void setIntValues(int... values) {
- setValues(PropertyValuesHolder.ofInt(mPropertyName, values));
- }
可以看到,把我们的propName,和values传入到了一个PropertyValuesHolder的ofInt方法中,去构造一个PropertyValuesHolder对象,这个对象是干什么的呢?
从字面上看,是保存view在动画期间的属性和值,记住是动画期间的。继续往下看:
- public static PropertyValuesHolder ofInt(String propertyName, int... values) {
- return new IntPropertyValuesHolder(propertyName, values);
- }
- public IntPropertyValuesHolder(String propertyName, int... values) {
- mPropertyName = propertyName;
- setIntValues(values);
- }
- @Override
- public void setIntValues(int... values) {
- mValueType = int.class;
- mKeyframeSet = KeyframeSet.ofInt(values);
- mIntKeyframeSet = (IntKeyframeSet) mKeyframeSet;
- }
可以看到在IntPropertyValuesHolder内部存储了我们的propertyName;,然后又调用了setIntValues,存储了我们的mValueType ,此外还存了一个mIntKeyframeSet。
这里又出现一个新名词,叫做mKeyframeSet,这个是由 KeyframeSet.ofInt(values);得到的。
那么这个KeyframeSet是什么呢?单纯的理解是,Keyframe的集合,而Keyframe叫做关键帧,为一个动画保存time/value(时间与值)对。
那么我们去看看它是如何通过KeyframeSet.ofInt(values);去构造与保存的:
- public static KeyframeSet ofInt(int... values) {
- int numKeyframes = values.length;
- IntKeyframe keyframes[] = new IntKeyframe[Math.max(numKeyframes,2)];
- if (numKeyframes == 1) {
- keyframes[0] = (IntKeyframe) Keyframe.ofInt(0f);
- keyframes[1] = (IntKeyframe) Keyframe.ofInt(1f, values[0]);
- } else {
- //...
- }
- return new IntKeyframeSet(keyframes);
- }
- public IntKeyframeSet(IntKeyframe... keyframes) {
- mNumKeyframes = keyframes.length;
- mKeyframes = new ArrayList<Keyframe>();
- mKeyframes.addAll(Arrays.asList(keyframes));
- mFirstKeyframe = mKeyframes.get(0);
- mLastKeyframe = mKeyframes.get(mNumKeyframes - 1);
- mInterpolator = mLastKeyframe.getInterpolator();
- }
这里代码跳跃比较大,部分代码我来解释:
根据我们的values的长度,构造了keyframes数组,然后分别通过Keyframe的ofInt方法,去构造keyframe对象,其实在内部:
- IntKeyframe(float fraction, int value) {
- mFraction = fraction;
- mValue = value;
- mValueType = int.class;
- mHasValue = true;
- }
- IntKeyframe(float fraction) {
- mFraction = fraction;
- mValueType = int.class;
- }
就简单存了一下fraction,和value;当然了,我们这里values只有一个值,所以构造了两个Keyframe。
拿到初始化完成的keyframes数组以后,将其传入了KeyframeSet的构造方法,初始化了KeyframeSet内部的一些成员变量。
- public IntKeyframeSet(IntKeyframe... keyframes) {
- mNumKeyframes = keyframes.length;
- mKeyframes = new ArrayList<Keyframe>();
- mKeyframes.addAll(Arrays.asList(keyframes));
- mFirstKeyframe = mKeyframes.get(0);
- mLastKeyframe = mKeyframes.get(mNumKeyframes - 1);
- mInterpolator = mLastKeyframe.getInterpolator();
- }
存了有多少关键帧,开始帧,结束帧,以及插值器。
到此,我们的(PropertyValuesHolder.ofInt在彻底返回,可以看到这个过程中,我们成功的为PropertyValuesHolder对象赋值了propName,valueType,keyframeSet .
keyframeset中存了Keyframe集合,keyframe中存储了(fraction , valuetype , value , hasValue)。
最后,叫 PropertyValuesHolder 交给我们的 ObjectAnimator的setValues方法。
- public void setValues(PropertyValuesHolder... values) {
- int numValues = values.length;
- mValues = values;
- mValuesMap = new HashMap<String, PropertyValuesHolder>(numValues);
- for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
- PropertyValuesHolder valuesHolder = values[i];
- mValuesMap.put(valuesHolder.getPropertyName(), valuesHolder);
- }
- // New property/values/target should cause re-initialization prior to starting
- mInitialized = false;
- }
首先记录了mValues,注意这里的values是PropertyValuesHolder类型的,然后通过一个mValueMap记录:key为属性的名称,值为PropertyValuesHolder 。
好了,到此我们的ofInt结束了,晕否,其实还好。如果你晕了,我帮你总结下:ofInt就是记录了target,propName,values(是将我们传入的int型values,辗转转化成了PropertyValuesHolder),以及一个mValueMap,这个map的key是propName,value是PropertyValuesHolder,在PropertyValuesHolder内部又存储了proprName, valueType , keyframeSet等等。
好了,接下来会轻松点,按照顺序到setInterpolator了:
2、setInterpolator
- @Override
- public void setInterpolator(TimeInterpolator value) {
- if (value != null) {
- mInterpolator = value;
- } else {
- mInterpolator = new LinearInterpolator();
- }
- }
没撒说的,记录下插值器,我们这里也线性插值器,默认也是~~
然后是setEvaluator。
3、setEvaluator
- public void setEvaluator(TypeEvaluator value) {
- if (value != null && mValues != null && mValues.length > 0) {
- mValues[0].setEvaluator(value);
- }
- }
记得我们这里的mValue吧,在ofInt里面初始化的,类型是PropertyValuesHolder。然后调用了PropertyValuesHolder.setEvalutor
- public void setEvaluator(TypeEvaluator evaluator) {
- mEvaluator = evaluator;
- mKeyframeSet.setEvaluator(evaluator);
- }
记录了一下估值算法,然后再将其传给KeyframeSet对象:
- public void setEvaluator(TypeEvaluator evaluator) {
- mEvaluator = evaluator;
- }
可以看到,我们把估值算法,交给了PropertyValuesHolder以及KeyframeSet。
接下来,最后一个属性,duration
4、setDuration
- // How long the animation should last in ms
- private long mDuration = (long)(300 * sDurationScale);
- private long mUnscaledDuration = 300;
- private static float sDurationScale = 1.0f;
- public ObjectAnimator setDuration(long duration) {
- if (duration < 0) {
- throw new IllegalArgumentException("Animators cannot have negative duration: " +
- duration);
- }
- mUnscaledDuration = duration;
- mDuration = (long)(duration * sDurationScale);
- return this;
- }
就是简单在mDuration中记录了一下动画的持续时间,这个sDurationScale默认为1,貌似是用于调整,观察动画的,比如你可以调整为10,动画就会慢10倍的播放。
好了,到此该设置的设置完成了,小小总结一下:
ofInt中实例化了一个ObjectAnimator对象,然后设置了target,propName,values(PropertyValuesHolder) ;然后分别在setInterpolator,setDuration设置了Interpolator和duration。其中setEvaluator是给values[0],以及keyframeSet设置估值算法。
PropertyValueHolder实际上是IntPropertyValueHolder类型对象,包含propName,valueType,keyframeSet .
keyframeset中存了Keyframe集合,keyframe中存储了(fraction , valuetype , value , hasValue)。
以上都比较简单,关键就是看start()方法中,如何将这些属性进行合理的处理调用神马的。
5、start
喝杯水,小憩一下,准备征战start()方法。
- @Override
- public void start() {
- super.start();
- }
- ValueAnimator
- @Override
- public void start() {
- start(false);
- }
- ValueAnimator
- private void start(boolean playBackwards) {
- if (Looper.myLooper() == null) {
- throw new AndroidRuntimeException("Animators may only be run on Looper threads");
- }
- mPlayingBackwards = playBackwards;
- mCurrentIteration = 0;
- mPlayingState = STOPPED;
- mStarted = true;
- mStartedDelay = false;
- mPaused = false;
- AnimationHandler animationHandler = getOrCreateAnimationHandler();
- animationHandler.mPendingAnimations.add(this);
- if (mStartDelay == 0) {
- // This sets the initial value of the animation, prior to actually starting it running
- setCurrentPlayTime(0);
- mPlayingState = STOPPED;
- mRunning = true;
- notifyStartListeners();
- }
- animationHandler.start();
- }
最终调用了ValueAnimator的statr(playBackwards)方法;
15-20行:设置了关于动画的一些标志位,mPlayingBackwards 表示动画是否reverse;mCurrentIteration 记录当前的动画的执行次数(与setRepeatCount有关);mPlayingState 动画的状态为STOPPED;还有些其他的标志位;
21行:生成一个AnimationHandler对象,getOrCreateAnimationHandler就是在当前线程变量ThreadLocal中取出来,没有的话,则创建一个,然后set进去。
AnimationHandler中包含一些List集合用于存储各种状态的ValueAnimator。
22行:将当前ValueAnimator对象,加入 animationHandler.mPendingAnimations 集合。
23行:未设置mStartDelay,默认为0,则进入循环;
24行: setCurrentPlayTime(0);一会需要细说
25-26行:设置些状态。
27行:回调监听动画的接口AnimatorListener的onAnimationStart方法,如果你设置了回调监听,此时就会进行回调;
最后30行:调用animationHandler.start();需要细说;
好了,有两个方法需要细说,首先看setCurrentPlayTime(0)
- public void setCurrentPlayTime(long playTime) {
- initAnimation();
- long currentTime = AnimationUtils.currentAnimationTimeMillis();
- if (mPlayingState != RUNNING) {
- mSeekTime = playTime;
- mPlayingState = SEEKED;
- }
- mStartTime = currentTime - playTime;
- doAnimationFrame(currentTime);
- }
首先初始化动画,然后得到当前的系统开始到现在的时间currentTime;设置mSeekTime,设置当前状态为SEEKED;然后使用mSeekTime-playTime得到动画现在需要执行的时间;最后调用 doAnimationFrame(currentTime),稍后看其代码;
关于initAnimation(),实际就是去设置我们ValueAnimator中存储的mValues,也就是IntPropertyValueHolder的mEvaluator;
- void initAnimation() {
- if (!mInitialized) {
- int numValues = mValues.length;
- for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
- mValues[i].init();
- }
- mInitialized = true;
- }
PropertyValuesHolder的init方法:
- void init() {
- if (mEvaluator == null) {
- // We already handle int and float automatically, but not their Object
- // equivalents
- mEvaluator = (mValueType == Integer.class) ? sIntEvaluator :
- (mValueType == Float.class) ? sFloatEvaluator :
- null;
- }
- if (mEvaluator != null) {
- // KeyframeSet knows how to evaluate the common types - only give it a custom
- // evaluator if one has been set on this class
- mKeyframeSet.setEvaluator(mEvaluator);
- }
- }
其实就是遍历设置PropertyValuesHolder中的mEvaluator属性,默认根据valueType进行判断,IntEvaluator或者FloatEvaluator。
接下来应该看doAnimationFrame(currentTime);了
- final boolean doAnimationFrame(long frameTime) {
- final long currentTime = Math.max(frameTime, mStartTime);
- return animationFrame(currentTime);
- }
内部调用了:animationFrame(currentTime);
- boolean animationFrame(long currentTime) {
- boolean done = false;
- switch (mPlayingState) {
- case RUNNING:
- case SEEKED:
- float fraction = mDuration > 0 ? (float)(currentTime - mStartTime) / mDuration : 1f;
- if (fraction >= 1f) {
- //...
- }
- if (mPlayingBackwards) {
- fraction = 1f - fraction;
- }
- animateValue(fraction);
- break;
- }
- return done;
- }
这里通过判断当前动画的状态,给出fraction,默认传入的就是(float)(currentTime - mStartTime) / mDuration,动画执行的时间除以总的时间比值;
接下来调用了animateValue(fraction)
在animateValue的内部,会将传入的fraction,交给 mInterpolator.getInterpolation(fraction);方法,获得插值器处理后的fraction;然后在将fraction交给估值算法mEvaluator.evaluate(fraction, firstValue, lastValue)).intValue();进行计算得到当前时间点,属性应该的值;最后会反射对我们设置的属性进行设置。
终于看到,对我们的属性的值进行设置了,偶也~~当然了,动画如果没结束,应该每隔一定的帧数,再次调用,嗯,的确是这样的,你看到animationFrame最后是不是有个返回值,这个值会在fraction>=1的时候返回true;
我们还是先看看animateValue方法:
- void animateValue(float fraction) {
- fraction = mInterpolator.getInterpolation(fraction);
- mCurrentFraction = fraction;
- int numValues = mValues.length;
- for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
- mValues[i].calculateValue(fraction);
- }
- if (mUpdateListeners != null) {
- int numListeners = mUpdateListeners.size();
- for (int i = 0; i < numListeners; ++i) {
- mUpdateListeners.get(i).onAnimationUpdate(this);
- }
- }
- int numValues = mValues.length;
- for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
- mValues[i].setAnimatedValue(mTarget);
- }
- }
首先将fraction交给给 mInterpolator.getInterpolation(fraction);得到计算后的fraction;
然后for循环遍历调用IntPropertyValueHolder的calculateValue方法:
- void calculateValue(float fraction) {
- mAnimatedValue = mKeyframeSet.getValue(fraction);
- }
在其内部,调用了mKeyframeSet的getValue,这里注意我们的IntKeyFrameSet,千万不要看错方法了。
- @Override
- public Object getValue(float fraction) {
- return getIntValue(fraction);
- }
- public int getIntValue(float fraction) {
- if (mNumKeyframes == 2) {
- if (firstTime) {
- firstTime = false;
- firstValue = ((IntKeyframe) mKeyframes.get(0)).getIntValue();
- lastValue = ((IntKeyframe) mKeyframes.get(1)).getIntValue();
- deltaValue = lastValue - firstValue;
- }
- if (mInterpolator != null) {
- fraction = mInterpolator.getInterpolation(fraction);
- }
- if (mEvaluator == null) {
- return firstValue + (int)(fraction * deltaValue);
- } else {
- return ((Number)mEvaluator.evaluate(fraction, firstValue, lastValue)).intValue();
- }
- }
- //...省略了很多代码
- }
在其内部,因为我们只设置了一个目标属性值,所以只有两个关键帧;
然后16-20行,调用估值算法的mEvaluator.evaluate方法,可以看到如果mEvaluator == null直接调用了firstValue + (int)(fraction * deltaValue);其实这个就是IntEvaluator的默认实现。
好了,for循环结束了,经过我们插值器和估值算法得出的值,最终给了IntPropertyValueHolder的mIntAnimatedValue属性;
回到animateValue方法:在animateValue的8-12行,继续回调动画监听onAnimationUpdate(this);方法;
animateValue的15-18行:循环拿到(其实我们就只有一个属性)我们的IntPropertyValueHolder调用setAnimatedValue,进行反射为我们的属性设置值,反射需要一些东西,比如target,propname,以及该属性应该设置的值;这三个参数在哪呢?target作为参数传入了,propName初始化的时候就设置了,至于该属性应该设置的值,上面有一句:“ 好了,for循环结束了,经过我们插值器和估值算法得出的值,最终给了IntPropertyValueHolder的mIntAnimatedValue属性 ” 。是不是全了~~反射的代码就不贴了。
好了,到此,我们属性动画,设置的各种值,经过重重的计算作用到了我们的属性上,反射修改了我们的属性。到此我们已经完成了一大半,但是貌似还少了个,每隔多少帧调用一次~~
嗯,的确是的,跨度好大,现在回到我们的start方法,最后一行:调用animationHandler.start();这个还没细说呢~~
animationHandler我们上面已经介绍了,存储在当前线程的ThreadLocal里面,里面放了一些集合用于存储各种状态的ObjectAnimator,我们当前的ObjectAnimator对象也存储在其mPendingAnimations的集合中(上面提到过~~)。
- /**
- * Start animating on the next frame.
- */
- public void start() {
- scheduleAnimation();
- }
- private void scheduleAnimation() {
- if (!mAnimationScheduled) {
- mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, this, null);
- mAnimationScheduled = true;
- }
- }
start内部最终调用了mChoreographer.postCallback,其中有一个参数是this;至于什么是Choreographer,暂时不用管;但是你需要知道一件事,其实我们的animationHandler是Runnable的子类,而 mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, this, null);类似与handler发送消息,最终执行这个Runnable的run方法。
说这么多,其实就是一句话,这里调用了animationHandler的 run方法。
- public void run() {
- mAnimationScheduled = false;
- doAnimationFrame(mChoreographer.getFrameTime());
- }
- private void doAnimationFrame(long frameTime) {
- while (mPendingAnimations.size() > 0) {
- ArrayList<ValueAnimator> pendingCopy =
- (ArrayList<ValueAnimator>) mPendingAnimations.clone();
- mPendingAnimations.clear();
- int count = pendingCopy.size();
- for (int i = 0; i < count; ++i) {
- ValueAnimator anim = pendingCopy.get(i);
- // If the animation has a startDelay, place it on the delayed list
- if (anim.mStartDelay == 0) {
- anim.startAnimation(this);
- } else {
- mDelayedAnims.add(anim);
- }
- }
- }
- //...省略了一些代码
- // Now process all active animations. The return value from animationFrame()
- // tells the handler whether it should now be ended
- int numAnims = mAnimations.size();
- for (int i = 0; i < numAnims; ++i) {
- mTmpAnimations.add(mAnimations.get(i));
- }
- for (int i = 0; i < numAnims; ++i) {
- ValueAnimator anim = mTmpAnimations.get(i);
- if (mAnimations.contains(anim) && anim.doAnimationFrame(frameTime)) {
- mEndingAnims.add(anim);
- }
- }
- mTmpAnimations.clear();
- if (mEndingAnims.size() > 0) {
- for (int i = 0; i < mEndingAnims.size(); ++i) {
- mEndingAnims.get(i).endAnimation(this);
- }
- mEndingAnims.clear();
- }
- // If there are still active or delayed animations, schedule a future call to
- // onAnimate to process the next frame of the animations.
- if (!mAnimations.isEmpty() || !mDelayedAnims.isEmpty()) {
- scheduleAnimation();
- }
- }
6-20行:while循环,遍历所有在mPendingAnimations中的ObjectAnimator,依次调用anim.startAnimation(this);
在anim.startAnimation(this);内部其实主要就一行代码:handler.mAnimations.add(this); 将当前动画加入animationHandler的mAnimations集合;
26-29行:将animationHandler的mAnimations集合中的每个anim,加入到mTmpAnimations中;
30-35行:依次调用mTmpAnimations中的anim,anim.doAnimationFrame(frameTime)
doAnimationFrame(frameTime)上面已经分析过了,如果返回true,即doAnimationFrame的done为true,则将该动画加入到结束动画集合。
搜噶,到此~~我们的属性动画的流程已经完美跑通了~~~
对了,看完以后,和我们文章开始的预期符合么,其实我觉得差不多~~
4、总结
其实看源码的目的,最终就是为了总结,尼玛这么长的代码谁也记不住。。。所以看完记得总结:
ofInt中实例化了一个ObjectAnimator对象,然后设置了target,propName,values(PropertyValuesHolder) ;然后分别在setInterpolator,setDuration设置了Interpolator
和duration。其中setEvaluator是给PropertyValuesHolder,以及keyframeSet设置估值算法。
PropertyValueHolder实际上是IntPropertyValueHolder类型对象,包含propName,valueType,keyframeSet .
keyframeset中存了Keyframe集合,keyframe中存储了(fraction , valuetype , value , hasValue)。
上述其实都是设置各种值什么的。真正核心要看start~
start()中:
首先,步骤1:更新动画各种状态,然后初步计算fraction为(currentTime - mStartTime) / mDuration;然后将这个fraction交给我们的插值器计算后得到新的fraction,再将新的fraction交给我们的估值算法,估值算法根据开始、结束、fraction得到当前属性(动画作用的属性)应该的值,最大调用反射进行设置;
当然了:start中还会根据动画的状态,如果没有结束,不断的调用scheduleAnimation();该方法内部利用mChoreographer不断的去重复我们的上述步骤1。
好了,顺便说一句,在看源码的时候,一定要注意,你点进去的有可能不是真正运行时调用的,记得查看该方法子类,比如我们查看ObjectAnimator的方法,可能我们某个方法会跟到其父类ValueAnimator的方法,但是记得查看ObjectAnimator是否复写了该方法~~如果复写了,你该看的应该是ObjectAnimator的方法~~~
源码,嗯?木有源码点击下载了~~~
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