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# Flutter动画详解(2)

2018-11-07 18:18 出处:清屏网 人气: 评论(0

本文会从代码层面去介绍Flutter动画,因此不会涉及到Flutter动画的具体使用。

1.1 Animation库

Flutter的animation库只依赖两个库,Dart库以及physics库。animation是采用Dart编写的,所以依赖Dart库是很正常的。physics库是什么呢?

Simple one-dimensional physics simulations, such as springs, friction, and gravity, for use in user interface animations.

physics库是一个简单的物理模拟的库,包含弹簧、阻尼、重力等物理效果。前篇文章介绍过Flutter动画,Flutter动画两个分类中的一个就是基于物理的动画(Physics-based animation)。所以可以猜测出animation库中有一部分代码,是实现了另一种动画--补间动画(Tween Animation)。

通过这种库的划分,也可以大致猜测出,基于物理动画的库是后续添加的。这说明了什么呢?

  • 补间动画是现代移动端相对基础的动画类型,这个是必须的;
  • 基于物理动画是在体验上的改善添加上去的,大致可以猜测出为iOS端的体验优化;

1.2 Physics库

Flutter基于物理的动画,实际上是相当简单的。目前实现了弹簧、阻尼、重力三种物理效果,整个库的代码量也不多。详细的代码在下面的部分介绍,在此处,我们先来说下基于物理的动画库的原理。

基于物理的动画,给我们的感觉会更真实,这是因为其更符合人们日常生活的感官。例如做一个球体下落的动画,如果是匀速的下落,给人的感觉会不够真实,实际的生活经验告诉我们,球体自由下落应该是会有先慢后快的一个过程。如果让我们自己去实现这么一个动画效果,我们会怎么去处理呢?

高中物理我们学习过自由落体相关的概念,其中的位移计算公式:

s = 1/2 * g * t * t

从公式中我们知道,自由落体的位移跟时间不是线性关系。我们可以根据这个公式,来实时的计算出位移来。

如果是摩擦阻尼或者弹簧呢,也都有相关的物理公式,我们所谓的基于物理的动画库,也就是基于此类公式来实现的,本质上还是补间动画,只不过过程遵循物理规律比较复杂罢了。

2. Animation库

讲解这一部分,也考虑过将Flutter的动画原理先介绍一下。想了想,前一篇文章介绍过这些普世的动画原理,Flutter只不过是特定平台的实现,无非是实现手段的不同,因此,Flutter动画原理的解析,放到本文最后的小节部分,在代码的基础上去解释,笔者觉得更加好理解。

2.1 animation.dart

animation.dart定义了动画的四种状态,以及核心的抽象类Animation。

2.1.1 动画的四种状态

这个文件中定义了Animation的四种状态:

  • dismissed:动画的初始状态
  • forward:从头到尾播放动画
  • reverse:从尾到头播放动画
  • completed:动画完成的状态

2.1.2 Animation类

Animation类是Flutter动画中核心的抽象类,它包含动画的当前值和状态两个属性。定义了动画的一系列回调,

  • 动画过程中值变化的回调:
void addListener(VoidCallback listener);
void removeListener(VoidCallback listener);
复制代码
  • 状态的回调函数:
void addStatusListener(AnimationStatusListener listener);
void removeStatusListener(AnimationStatusListener listener);
复制代码

2.2 curve.dart

A curve must map t=0.0 to 0.0 and t=1.0 to 1.0.

看到这段英文,首先会想到什么?没错,插值器。Curve也是一个抽象类,定义了时间与数值的一个接口。

double transform(double t);
复制代码

例如一个线性的插值器,实现代码如下。

class _Linear extends Curve {
  const _Linear._();

  @override
  double transform(double t) => t;
}
复制代码

该文件下面定义了非常多类型的插值器,具体的实现不一一展开了。Flutter定义了一系列的插值器,封装在Curves类中,有下面13种效果。

  • linear
  • decelerate
  • ease
  • easeIn
  • easeOut
  • easeInOut
  • fastOutSlowIn
  • bounceIn
  • bounceOut
  • bounceInOut
  • elasticIn
  • elasticOut
  • elasticInOut

如果上面的13种还不满足需求的话,还可以使用Cubic类来进行自定义的构造。可以看出这块儿实现参考了web中的相关实现。

2.3 tween.dart

该文件定义了一系列的估值器,Flutter通过抽象类Animatable来实现估值器。关于Animatable,我们可以先看下其定义。

An object that can produce a value of type T given an [Animation] as input.

可以根据不同的输入,产出不同的数值。通过重载下面的函数来产生不同的估值器。

T transform(double t);
复制代码

它的最主要的子类是Tween,一个线性的估值器,实现如下,非常的简单,就是一个线性函数。

T lerp(double t) {
  assert(begin != null);
  assert(end != null);
  return begin + (end - begin) * t;
}
  
@override
T transform(double t) {
  if (t == 0.0)
    return begin;
  if (t == 1.0)
    return end;
  return lerp(t);
}
复制代码

在Tween的基础上实现了不同类型的估值器。

  • ReverseTween
  • ColorTween
  • SizeTween
  • RectTween
  • IntTween
  • StepTween
  • ConstantTween

还可以通过自定义的插值器去实现估值器,例如通过curve实现的估值器CurveTween。

2.4 animation_controller.dart

动画的控制,就在这个文件下面实现,其中最重要的部分是AnimationController,它派生自Animation类。

AnimationController的功能有如下几种:

  • 播放一个动画(forwaed或者reverse),或者停止一个动画;
  • 设置动画的值;
  • 设置动画的边界值;
  • 创建基于物理的动画效果。

默认情况下,AnimationController是线性的产生0.0到1.0之间的值,每刷新一帧就产出一个数值。AnimationController在不使用的时候需要dispose,否则会造成资源的泄漏。

2.4.1 TickerProvider

提到AnimationController必须要先说一下TickerProvider。

An interface implemented by classes that can vend Ticker objects.

TickerProvider定义了可以发送Ticker对象的接口,

Ticker createTicker(TickerCallback onTick);
复制代码

Ticker能干什么呢?

Tickers can be used by any object that wants to be notified whenever a frame triggers.

它的主要作用是获取每一帧刷新的通知,作用就显而易见了,相当于给动画添加了一个动起来的引擎。

2.4.2 AnimationController

现在再次回到AnimationController。上面为什么要先说一下TickerProvider呢,这是因为AnimationController的构造函数中需要一个TickerProvider参数。

结合上面介绍的插值器、估值器以及Ticker回调,AnimationController大致的工作流程,我相信很多人都可以理出来了。

随着时间的流逝,插值器根据时间产生的值作为输入,提供给估值器,产生动画的实际效果值,结合Ticker的回调,渲染出当前动画值的图像。这也是补间动画的工作原理。

AnimationController具体的源码不做分析了,可以看到Flutter的动画实现的其实是相当的原始,AnimationController需要一个触发刷新的回调,输出也是值的改变,并不像成熟平台里面的配合View去做动画。

3. Physics库

Physics库基本上就是插值器的实现部分,这部分比较简单

Simulation定义了基于物理动画的相关接口,具体有位置、速度、是否完成以及公差(Tolerance)

double x(double time);
double dx(double time);
复制代码

GravitySimulation的实现如下,其中_a加速度,_x是初始距离,_v是初始速度:

@override
double x(double time) => _x + _v * time + 0.5 * _a * time * time;

@override
double dx(double time) => _v + time * _a;
复制代码

相信学过高中物理的读者,对这公式不会陌生。其他几种具体实现不在此处一一展开了哈。如果扩展这个物理动画库的话,也很好去扩展,掌握一些物理公式,就可以去仿照实现了。

4. Ticker

关于动画的驱动,在此简单的说一下,Ticker是被SchedulerBinding所驱动。SchedulerBinding则是监听着Window.onBeginFrame回调。

Window.onBeginFrame的作用是什么呢,是告诉应用该提供一个scene了,它是被硬件的VSync信号所驱动的。

具体可以查看sky_engine下面的window.dart的实现,不做展开了。

5. 小节

本篇文章简单的从代码的层面解析了一下Flutter的动画,更深入的Ticker这块儿,感兴趣的读者可以自行去了解,这块儿涉及到sky_engine下面的代码。

本篇文章,笔者依然试图绕过代码去讲解一些普适性的东西,但是Flutter这块儿代码实现的确实挺简单的,造成的问题是调用起来费劲。

基于物理的动画,我们要知道深层次的是物理公式,有这个基础,我们才可以制作出符合感官的动画效果。其本质也是补间动画,过程可以被计算出来。

可以说的宽泛一些,一般的动画,大部分都是补间动画,如果我们自行去设计一套动画系统,插值器、估值器、驱动部分以及动画的管理部分,这四个模块之间相互协调输出一帧一帧的动画过场。绝大部分平台的动画设计,也都逃不过这些因素,只不过实现的方式各不相同。

如果文中有错误的地方,烦请指正,笔者水平有限,再次感谢。

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本文标签: Flutter动画

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