Flutter开发之动画

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动画作为产品的重要组成部分，是提升用户体验的重要方式，一个恰当的动画不仅能够缓解用户因为等待而带来的情绪焦躁，还会增加应用的整体用户体验。因此，在应用中增加动画的相关功能，可以增强用户的粘性。

动画的原理

不管是 Android 平台还是 iOS 平台，我们在使用应用时都能看到一些炫酷的动画效果。作为移动应用的重要组成部分，动画是提高用户体验的重要手段，一个恰当的动画，不仅能够缓解用户因为等待而带来的情绪问题，还会提升用户使用的体验。
事实上，不管是什么视图框架，动画的实现原理都是相同的，即在一段有限的时间内，多次快速地改变视图外观来实现一个连续播放的效果。视图的一次改变即称为一个动画帧，对应一次屏幕刷新，而决定动画流畅度的一个重要指标就是帧率 FPS（Frame Per Second 缩写），即每秒的动画帧数。很明显，帧率越高则动画就会越流畅。
目前，大多数设备的屏幕刷新频率可以到达 60Hz，而对于人眼来说，动画帧率超过 16FPS 就认为是流畅的，超过 32FPS 基本就感受不到任何卡顿。由于动画的每一帧都需要改变视图的输出，所以在一个时间段内连续的改变视图输出是比较耗费资源的，对设备的软硬件系统要求也比较高。作为衡量一个视图框架优劣的标准，Flutter 框架在理想情况下是可以实现 60FPS 的，这和原生应用的帧率标准是基本是持平的。
同时，为了方便开发者创建并使用动画，不同的视图框架对动画都进行了高度的抽象和封装，比如在 Android 开发中，可以使用 XML 来描述一个动画然后再设置给一个视图对象。同样，Flutter 也对动画进行了高度的抽象，并且提供了 Animation、Curve、Controller、Tween 等四个动画对象。
Animation 是 Flutter 动画的核心抽象类，包含动画的当前值和状态两个属性。AnimationController 是 Animation 的控制器，动画的开始、结束、停止、反向均由它控制，可以通过 Listener 和 StatusListener 来管理动画状态的改变。

动画 API

在 Flutter 中，学习动画相关的开发，其实就是围绕 Animation、Curve、Controller、Tween 等四个动画对象来展开的。

Animation

在 Flutter 中，Animation 是实现动画的核心类，Animation 的主要作用就是保存动画的插值和状态，它本身与视图渲染没有任何关系。Animation 对象则是一个可以在一段时间内依次生成一个区间值的类，其输出值可以是线性的、曲线的，可以是一个步进函数或者任何其他曲线函数等，由 Curve 来决定。Animation 的核心源码如下：

abstract class Animation<T> extends Listenable implements ValueListenable<T> {const Animation();
  
  // 添加动画监听器
  @override
  void addListener(VoidCallback listener);
  
  // 移除动画监听器
  @override
  void removeListener(VoidCallback listener);
 
  // 添加动画状态监听器
  void addStatusListener(AnimationStatusListener listener);
 
  // 移除动画状态监听器
  void removeStatusListener(AnimationStatusListener listener);
 
  // 获取动画当前状态
  AnimationStatus get status;
 
  // 获取动画当前的值
  @override
  T get value;

Animation 是一个抽象类，Widget 可以直接将这些动画合并到自己的 build 方法中来读取它们的当前值或者监听它们的状态变化。Animation 提供了 addListener 和 addStatusListener 两个方法来监听动画帧的变化。

addListener
addListener 方法用于给 Animation 对象添加帧监听器，每一帧都会被调用，当帧监听器监听到状态发生改变后会调用 setState() 来触发视图的重建。这意味着：

  • 每当动画的状态值发生变化时，动画都会通知所有通过 addListener 添加的监听器。
  • 一个正在监听动画的 state 对象会调用自身的 setState 方法，将自身传入这些监听器的回调函数来通知 widget 系统需要根据新状态值进行重新构建。

addStatusListener
addStatusListener 方法用于给 Animation 对象添加动画状态改变监听器，动画开始、结束、正向或反向时会调用状态改变的监听器。这意味着：

  • 当动画的状态发生变化时，会通知所有通过 addStatusListener 添加的监听器。
  • 动画会从 dismissed 状态开始，表示它处于变化区间的开始点。
  • 举例来说，从 0.0 到 1.0 的动画在 dismissed 状态时的值应该是 0.0。
  • 动画进行的下一状态可能是 forward（比如从 0.0 到 1.0）或者 reverse（比如从 1.0 到 0.0）。
  • 最终，如果动画到达其区间的结束点（比如 1.0），则动画会变成 completed 状态

AnimationController

AnimationController，即动画控制器，Animation 是一个抽象类，并不能用来直接创建对象并实现动画，它的主要用于控制动画的开始、结束、停止、反向等操作。AnimationController 是 Animation 的一个子类，默认情况下，AnimationController 会在给定的时间段内以线性的方式生成从 0.0 到 1.0 的数字。它的源码如下：

class AnimationController extends Animation<double>
  with AnimationEagerListenerMixin, AnimationLocalListenersMixin, AnimationLocalStatusListenersMixin {
  AnimationController({
    // 初始化值
    double value,
    // 动画执行的时间
    this.duration,
    // 反向动画执行的时间
    this.reverseDuration,
    // 最小值
    this.lowerBound = 0.0,
    // 最大值
    this.upperBound = 1.0,
    // 刷新率 ticker 的回调（看下面详细解析）@required TickerProvider vsync,
  }) 
}

其中，AnimationController 有一个必传的参数 vsync，那么 AnimationController 有什么作用呢？之前我讲过关于 Flutter 的渲染闭环，Flutter 每次渲染一帧画面之前都需要等待一个 vsync 信号。这里也是为了监听 vsync 信号，当 Flutter 开发的应用程序不再接受同步信号时（比如锁屏或退到后台），那么继续执行动画会消耗性能，开发中比较常见的解决方法是将 SingleTickerProviderStateMixin 混入到 State 的定义中。例如，下面是一个比较简单的数字自动增加动画的示例。

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:gc_data_app/utils/utils.dart';

class AnimText extends StatefulWidget {

  final int number;
  final int duration;
  final Color fontColor;
  final double fontSize;

  const AnimText({
    Key key,
    this.number,
    this.duration,
    this.fontColor,
    this.fontSize,
  }) : super(key: key);

  @override
  State<StatefulWidget> createState() {return AnimState();
  }
}

class AnimState extends State<AnimText> with SingleTickerProviderStateMixin {

  AnimationController controller;
  Animation animation;
  var begin=0;

  @override
  void initState() {super.initState();
    controller = AnimationController(vsync: this, duration: Duration(milliseconds: widget.duration));
    final Animation curve=CurvedAnimation(parent: controller,curve: Curves.linear);
    animation = IntTween(begin: begin, end: widget.number).animate(curve)..addStatusListener((status) {if(status==AnimationStatus.completed){//         controller.reverse();
       }
    });
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {controller.forward();
    return AnimatedBuilder(
        animation: controller,
        builder: (context,child){
          return Container(child:Text(Utils.formatMoney(animation.value),
              style: TextStyle(fontSize: widget.fontSize, color: widget.fontColor,fontWeight: FontWeight.bold)),
          );
        } ,
    );
  }

  @override
  void dispose() {controller.dispose();
    super.dispose();}
}

CurvedAnimation

CurvedAnimation 是 Animation 的一个实现类，它的目的是为了给 AnimationController 增加动画曲线。通常，动画过程可以是匀速的、匀加速的或者先加速后减速等。Flutter 通过 Curve 来描述动画过程，我们可以把匀速动画称为线性动画，把非匀速动画称为非线性动画。

CurvedAnimation 可以将 AnimationController 和 Curve 结合起来，生成一个新的 Animation 对象。例如：

class CurvedAnimation extends Animation<double> with AnimationWithParentMixin<double> {
  CurvedAnimation({
    // 通常传入一个 AnimationController
    @required this.parent,
    // Curve 类型的对象
    @required this.curve,
    this.reverseCurve,
  });
}

Curve 类型的对象的有一些常量 Curves 可以直接使用，常用的有如下一些：

  • linear：匀速动画
  • decelerate：匀减速动画
  • ease：先加速后减速
  • easeIn：先快后慢动画
  • easeOut：先慢后快动画
  • easeInOut：先慢，然后加速，最后减速

Tween

默认情况下，AnimationController 对象的取值范围是 [0.0，1.0]，如果需要给动画设置不同的范围或者类型的值时，可以使用 Tween 来定义并生成不同范围或类型的值。Tween 的源码非常简单，传入两个值即可，如下所示。

class Tween<T extends dynamic> extends Animatable<T> {Tween({ this.begin, this.end});
}

Tween 继承自 Animatable<T>，而不是继承自 Animation<T>，Animatable 是一个控制动画类型的类，主要定义了动画值的映射规则。虽然，Animatable 和 Animation 有很多相似之处，但它的类型可以是除 double 的其他类型。例如，下面是使用 ColorTween 实现颜色渐变的过渡动画的例子。

Tween colorTween =new ColorTween(begin: Colors.transparent, end: Colors.black54);

Tween 也有一些子类，比如 ColorTween、BorderTween，可以针对动画或者边框来设置动画的值。

动画示例

和原生平台的动画开发一样，Flutter 的动画开发也有一定的规则，实际使用时，只需要按照遵循步骤即可。通用的步骤如下：
1. 创建 AnimationController 和 Animation；
2. 设置动画的类型，监听动画执行
3. 销毁动画

例如，下面是 Flutter 动画的基本使用示例，代码如下：

import 'package:demos/page/anim_page.dart';
import 'package:flutter/material.dart';

void main() {runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
        visualDensity: VisualDensity.adaptivePlatformDensity,
      ),
      home: MyHomePage(),);
  }
}

class MyHomePage extends StatelessWidget {

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(title: Text('Flutter 动画'),
      ),
      body: HeartAnimationWidget(key: animKey),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(child: Icon(Icons.add),
        onPressed: () {if (!animKey.currentState.controller.isAnimating) {animKey.currentState.controller.forward();
          } else {animKey.currentState.controller.stop();
          }
        },
      ),
    );
  }
}



GlobalKey<_HeartAnimationPageState> animKey = GlobalKey();

class HeartAnimationPage extends StatefulWidget {HeartAnimationPage({Key key}): super(key: key);
  @override
  _HeartAnimationPageState createState() => _HeartAnimationPageState();
}

class _HeartAnimationPageState extends State<HeartAnimationPage> with SingleTickerProviderStateMixin {
  AnimationController controller;
  Animation<double> animation;

  @override
  void initState() {super.initState();
    // 1. 创建 AnimationController
    controller = AnimationController(duration: Duration(seconds: 1), vsync: this);
    // 2. 动画添加 Curve 效果
    animation = CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.elasticInOut, reverseCurve: Curves.easeOut);
    // 3. 监听动画
    animation.addListener(() {setState(() {});
    });
    // 4. 控制动画的翻转
    animation.addStatusListener((status) {if (status == AnimationStatus.completed) {controller.reverse();
      } else if (status == AnimationStatus.dismissed) {controller.forward();
      }
    });
    // 5. 设置值的范围
    animation = Tween(begin: 50.0, end: 120.0).animate(controller);
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(child: Icon(Icons.favorite, color: Colors.red, size: animation.value,),
    );
  }

  @override
  void dispose() {controller.dispose();
    super.dispose();}
}

运行上面的代码，当点击案例后执行一个心跳动画，可以反复执行，再次点击可以暂停和重新开始动画，运行效果如下图所示。

AnimatedWidget

通过 addListener() 和 setState() 来更新视图是动画实现的通用的做法，但缺点是需要在每个动画中都添加监听函数，代码比较冗余，并且调用 setState() 方法意味着整个 State 类中的 build 方法就会被重新构建，性能损耗比较严重。因此，官方推荐使用 AnimatedWidget 类来实现同样的动画效果，因为 AnimatedWidget 类简化了 addListener() 和 setState() 的调用流程，并隐藏了底层额实现细节。

对于上面的示例，我们西安创建一个继承自 AnimatedWidget 的 Widget，如下所示。

class HeatAnimationWidget extends AnimatedWidget {HeatAnimationWidget(Animation animation): super(listenable: animation);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    Animation animation = listenable;
    return Icon(Icons.favorite, color: Colors.red, size: animation.value,);
  }
}

然后，我们对 HeartAnimationPage 的代码进行如下修改。

class HeartAnimationPage extends StatefulWidget {HeartAnimationPage({Key key}): super(key: key);
  @override
  _HeartAnimationPageState createState() => _HeartAnimationPageState();
}

class _HeartAnimationPageState extends State<HeartAnimationPage> with SingleTickerProviderStateMixin {

  AnimationController controller;
  Animation<double> animation;

  @override
  void initState() {super.initState();
    // 1. 创建 AnimationController
    controller = AnimationController(duration: Duration(seconds: 1), vsync: this);
    // 2. 动画添加 Curve 效果
    animation = CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.elasticInOut, reverseCurve: Curves.easeOut);
    // 3. 监听动画
    // 4. 控制动画的翻转
    animation.addStatusListener((status) {if (status == AnimationStatus.completed) {controller.reverse();
      } else if (status == AnimationStatus.dismissed) {controller.forward();
      }
    });
    // 5. 设置值的范围
    animation = Tween(begin: 50.0, end: 120.0).animate(controller);
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(child: HeatAnimationWidget(animation),
    );
  }

  @override
  void dispose() {controller.dispose();
    super.dispose();}
}

AnimatedBuilder

通过 AnimatedWidget 类，我们可以从动画中分离出组件，从而将动画和组件分离开来，不过动画的渲染过程仍然在 AnimatedWidget 中执行。如果想要将动画的渲染过程分离出来，可以使用 AnimatedBuilder 类，与 AnimatedWidget 的作用类似，AnimatedBuilder 可以自动监听 Animation 的变化，然后根据需要自动刷新视图。

因此，在上面的示例中，我们可以使用 AnimatedBuilder 进行如下的优化：

class HeartAnimationPage extends StatefulWidget {HeartAnimationPage({Key key}): super(key: key);
  @override
  _HeartAnimationPageState createState() => _HeartAnimationPageState();
}

class _HeartAnimationPageState extends State<HeartAnimationPage> with SingleTickerProviderStateMixin {

  AnimationController controller;
  Animation<double> animation;

  @override
  void initState() {super.initState();
    // 1. 创建 AnimationController
    controller = AnimationController(duration: Duration(seconds: 1), vsync: this);
    // 2. 动画添加 Curve 效果
    animation = CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.elasticInOut, reverseCurve: Curves.easeOut);
    // 3. 监听动画
    // 4. 控制动画的翻转
    animation.addStatusListener((status) {if (status == AnimationStatus.completed) {controller.reverse();
      } else if (status == AnimationStatus.dismissed) {controller.forward();
      }
    });
    // 5. 设置值的范围
    animation = Tween(begin: 50.0, end: 120.0).animate(controller);
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(
      child: AnimatedBuilder(
        animation: animation,
        builder: (ctx, child) {return Icon(Icons.favorite, color: Colors.red, size: animation.value,);
        },
      )
    );
  }

  @override
  void dispose() {controller.dispose();
    super.dispose();}
}

除了上面介绍的动画外，Flutter 还提供了交错动画和 Hero 动画。

正文完
flutter
发表至： flutter
2020-06-07
 0
关于flutter:Flutter-子widget调用父widget方法报-Tried-calling-call
关于flutter:Flutter-新一代图形渲染器-Impeller
关于flutter:flutter系列之做一个下载按钮的动画
关于flutter:Flutter-15运行Flutter的第一个项目计数器

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