Android深入分析屬性動畫源碼
1.先看一段動畫的代碼實現
ObjectAnimator alpha = ObjectAnimator.ofFloat(view, "alpha", 1, 0,1); alpha.setDuration(500); alpha.start();
代碼很簡單，上面三行代碼就可以開啟一個透明度變化的動畫。 那麼android系統到底是如何實現的呢？進入源碼分析。
1）看第一行代碼：
ObjectAnimator alpha = ObjectAnimator.ofFloat(view, "alpha", 1, 0,1);
創建瞭一個ObjectAnimator對象，並把values數組設置給瞭anim對象。
public static ObjectAnimator ofFloat(Object target, String propertyName, float... values) {
ObjectAnimator anim = new ObjectAnimator(target, propertyName);
anim.setFloatValues(values);
return anim;
}
ObjectAnimator 構造函數中。將傳過來的View對象和propertyName賦值給成員變量。
private ObjectAnimator(Object target, String propertyName) {
//將傳過來的View對象賦值給成員變量mTarget
setTarget(target);
//將propertyName賦值給成員變量mPropertyName
setPropertyName(propertyName);
}
註意這個mTarget為什麼要用一個軟引用？
那是為瞭防止Activity發生內存泄漏。因為會有Activity已經退出，但是動畫可能還未執行完，這個時候View得不到釋放的話，會引發Activity內存泄漏。
private WeakReference<Object> mTarget;
public void setTarget(@Nullable Object target) {
final Object oldTarget = getTarget();
if (oldTarget != target) {
if (isStarted()) {
cancel();
}
//將傳進來的View對象賦值給mTarget
mTarget = target == null ? null : new WeakReference<Object>(target);
mInitialized = false;
}
}
再看第二行代碼做瞭啥？anim.setFloatValues(values);
首次進來mValues==null，mProperty==null，所以會執行這行代碼。 setValues(PropertyValuesHolder.ofFloat(mPropertyName, values))。
public void setFloatValues(float... values) {
if (mValues == null || mValues.length == 0) {
if (mProperty != null) {
setValues(PropertyValuesHolder.ofFloat(mProperty, values));
} else {
setValues(PropertyValuesHolder.ofFloat(mPropertyName, values));
}
} else {
super.setFloatValues(values);
}
}
setValue將得到的 PropertyValuesHolder數組賦值給成員變量PropertyValuesHolder[] mValues;
再看PropertyValuesHolder.ofFloat(mPropertyName, values));
先調用super構造函數，將propertyName賦值給父類的mPropertyName，
public FloatPropertyValuesHolder(String propertyName, float... values) {
super(propertyName);
setFloatValues(values);
}
然後再調用setFloatValues(values);
public void setFloatValues(float... values) {
super.setFloatValues(values);
//將mKeyframes強轉為mFloatKeyframes
mFloatKeyframes = (Keyframes.FloatKeyframes) mKeyframes;
}
//調用父類方法創建瞭KeyframeSet對象，賦值給瞭mKeyframes
public void setFloatValues(float... values) {
mValueType = float.class;
mKeyframes = KeyframeSet.ofFloat(values);
}
KeyframeSet.ofFloat(values);這行代碼創建瞭一個關鍵幀的集合。
public static KeyframeSet ofFloat(float... values) {
boolean badValue = false;
int numKeyframes = values.length;
//創建一個value長度的 FloatKeyFrame的數組
FloatKeyframe keyframes[] = new FloatKeyframe[Math.max(numKeyframes,2)];
//numKeyframes==1的話，其實是沒有View是沒有動畫的。如果傳過來的values的長度是1的話，會報錯的。
if (numKeyframes == 1) {
keyframes[0] = (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat(0f);
keyframes[1] = (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat(1f, values[0]);
if (Float.isNaN(values[0])) {
badValue = true;
}
} else {
//下面的代碼才是關鍵的 Keyframe ofFloat(float fraction, float value)是創建關鍵幀。
//fraction英文單詞意思是部分，在這作為參數的意思是：從動畫啟示位置，到當前位置，所占的整個動畫的百分比。
//value就是某個部分對應的屬性值。
// 比如傳進來的value值是1.0f 2.0f 3.0f 4.0f，5.0f。整個動畫有5個值。因為1.0是初始值，要完成整個動畫需要4步。
//從1-2,2-3,3-4,4-5；4個部分。
//第0個位置是起始位置，所以他所在的部分就是0。第一個位置就是四分之一，第二個就是四分之二....
//第i個位置，所在整個動畫的部分就是i/(i-1)。而這個位置對應的動畫的屬性值，就是value[i]
//所以這個keyframes[]數組的目的就是保存，動畫的關鍵位置所占的百分比和關鍵位置對應的屬性值。
keyframes[0] = (FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat(0f, values[0]);
for (int i = 1; i < numKeyframes; ++i) {
keyframes[i] =
(FloatKeyframe) Keyframe.ofFloat((float) i / (numKeyframes - 1), values[i]);
if (Float.isNaN(values[i])) {
badValue = true;
}
}
}
return new FloatKeyframeSet(keyframes);
}
到這為止，第一行代碼執行完畢。
ObjectAnimator.ofFloat(view, "alpha", 1, 0,1)
將view賦值給ObjectAnimator成員變量。
將propertyName賦值給PropertyValuesHolder，會通過屬性name來反射它的set方法，用來修改屬性值。
創建KeyframeSet，關鍵幀集合。將value數組轉換成對應的關鍵幀集合，通過動畫執行的時間，來計算當前時間對應的屬性值，然後再調用view的set屬性方法，從而達到形成動畫的目的。
這塊的代碼會再後面看到。
2）.看動畫的第二行代碼alpha.start();
ObjectAnimator的父類是ValueAnimator。start()裡面調用到的方法會在子類和父類裡跳來跳去，這也增大瞭閱讀的難度。
首先看ValueAnimator#start(boolean playBackwards)方法
addAnimationCallback：向Choreographer註冊回調函數，我們知道Choreographer可以接受Vsync信號，16.66ms一次，也是屏幕刷新一次的時間。這樣在屏幕刷新的時候，就可以通過向Choreographer註冊回調函數進行動畫的更新。
private void start(boolean playBackwards) {
//Animators 必須運行在一個Looper不能為空的線程中，因為動畫需要涉及到Choreographer。
if (Looper.myLooper() == null) {
throw new AndroidRuntimeException("Animators may only be run on Looper threads");
}
mStarted = true;
mPaused = false;
mRunning = false;
mAnimationEndRequested = false;
mStartTime = -1;
//這個是一個回調函數。這塊是由Choreographer回調的，稍後分析。
addAnimationCallback(0);
if (mStartDelay == 0 || mSeekFraction >= 0 || mReversing) {
//開始動畫。
startAnimation();
}
}
先看startAnimation方法()，會在這個方法中調用initAnimation();
在這會先調用子類ObjectAnimator，然後在調用父類的ValueAnimator的initAnimation方法。
先看子類的initAnimation（），這個方法根據propertyName來反射view的set屬性方法。
void initAnimation() {
if (!mInitialized) {
//先拿到target，也就是view對象。
final Object target = getTarget();
if (target != null) {
// PropertyValuesHolder[] mValues;這個values就是PropertyValuesHolder的集合。
final int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
//在PropertyValuesHolder中傳進瞭屬性值，下面這行代碼就是根據屬性值，來反射view的set方法，
//通過set方法，就可以動態的改變view的屬性值的變化。
mValues[i].setupSetterAndGetter(target);
}
}
//調用父類的initAnimation()方法
super.initAnimation();
}
}
再看父類ValueAnimator的initAnimation方法。調用瞭PropertyValuesHolder的init()方法。
在init方法中，向KeyframeSet關鍵幀集合設置瞭一個估值器，這個用來計算屬性值的，後面會看到具體的計算方法。
void initAnimation() {
if (!mInitialized) {
int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
//調用PropertyValuesHolder#init方法
mValues[i].init();
}
mInitialized = true;
}
}
void init() {
if (mEvaluator == null) {
//得到一個估值器
mEvaluator = (mValueType == Integer.class) ? sIntEvaluator :
(mValueType == Float.class) ? sFloatEvaluator : null;
}
if (mEvaluator != null) {
//向KeyframeSet中設置一個估值器,這個估值器用來計算動畫在某個時刻的屬性值。
mKeyframes.setEvaluator(mEvaluator);
}
}
private static final TypeEvaluator sIntEvaluator = new IntEvaluator();
private static final TypeEvaluator sFloatEvaluator = new FloatEvaluator();
public class FloatEvaluator implements TypeEvaluator<Number> {
//This function returns the result of linearly interpolating the start and end values
這個方法返回一個在動畫開始和結束之間的一個線性的結果。其實就是個一元一次方程，來計算動畫當前的位置。
//result = x0 + t * (v1 - v0)
public Float evaluate(float fraction, Number startValue, Number endValue) {
float startFloat = startValue.floatValue();
return startFloat + fraction * (endValue.floatValue() - startFloat);
}
}
至此，initAnimation的代碼已經執行完畢。主要做的工作可以總結為兩點：
1.調用PropertyValuesHolder的setupSetterAndGetter方法，通過反射拿到View的setter方法。
2.向KeyframeSet中設置一個估值器,用來計算動畫某一時刻的屬性值。
3）接下來看ValueAnimator#addAnimationCallback
這個方法是向Choreographer設置瞭一個會回調函數，每隔16.66ms回調一次，用來刷新動畫。
還設置瞭一個回調集合，在Choreographer的回調函數中，回調集合裡面的回調函數，來實現屬性動畫的刷新
private void addAnimationCallback(long delay) {
if (!mSelfPulse) {
return;
}
//getAnimationHandler 就是上面創建的AnimationHandler。
//將this作為 AnimationFrameCallback的回調，會回調doAnimationFrame(long frameTime)
getAnimationHandler().addAnimationFrameCallback(this, delay);
}
//AnimationHandler#addAnimationFrameCallback
getProvider()拿到的是MyFrameCallbackProvider。
public void addAnimationFrameCallback(final AnimationFrameCallback callback, long delay) {
if (mAnimationCallbacks.size() == 0) {
//向Choreographer加入一個回調函數mFrameCallback
getProvider().postFrameCallback(mFrameCallback);
}
//將添加的回調函數加入一個回調的集合。
if (!mAnimationCallbacks.contains(callback)) {
mAnimationCallbacks.add(callback);
}
}
先看這個getProvider().postFrameCallback(mFrameCallback);這個就是向Choreographer註冊一個回調。
final Choreographer mChoreographer = Choreographer.getInstance();
//這行代碼是向編舞者Choreographer添加瞭一個回調函數。
public void postFrameCallback(Choreographer.FrameCallback callback) {
mChoreographer.postFrameCallback(callback);
}
Choreographer中
public void postFrameCallback(FrameCallback callback) {
postFrameCallbackDelayed(callback, 0);
}
下面這行代碼就是向Choreographer添加CallBackType為CALLBACK_ANIMATION，Token為FRAME_CALLBACK_TOKEN的回調函數。 callback 就是傳進來的mFrameCallback。
public void postFrameCallbackDelayed(FrameCallback callback, long delayMillis) {
postCallbackDelayedInternal(CALLBACK_ANIMATION,
callback, FRAME_CALLBACK_TOKEN, delayMillis);
}
省略中間的調用過程。。。這塊的代碼在Choreographer源碼分析過。
MyFrameCallbackProvider#postFrameCallback就是向Choreographer添加一個回調函數。 我們知道，Choreographer在接收到Vsync信號後調用這些回調函數。
void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INSETS_ANIMATION, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);
}
最終會調到這裡，根據上面傳過來的token，轉換成不同的回調函數，調用不同的方法。
//在將View繪制時，調用的是else分支的回調
//在動畫這裡，傳進來的是mFrameCallback，Choreographer.FrameCallback的實例，會調用到doFrame方法
public void run(long frameTimeNanos) {
if (token == FRAME_CALLBACK_TOKEN) {
((FrameCallback)action).doFrame(frameTimeNanos);
} else {
((Runnable)action).run();
}
}
private final Choreographer.FrameCallback mFrameCallback = new Choreographer.FrameCallback() {
@Override
public void doFrame(long frameTimeNanos) {
doAnimationFrame(getProvider().getFrameTime());
if (mAnimationCallbacks.size() > 0) {
//再次向Choreographer註冊回調，等到下一次Vsync信號來的時候調用，
//針對於60Hz的屏幕，刷新時間間隔是16.66ms，也就是Vsync回調的時間間隔
//也就是說屬性動畫16.66毫秒會改變一次
getProvider().postFrameCallback(this);
}
}
};
Choreographer中每個16.6ms會回調doFrame方法(),在doAnimationFrame方法中，就會回調註冊的回調集合。
private void doAnimationFrame(long frameTime) {
long currentTime = SystemClock.uptimeMillis();
final int size = mAnimationCallbacks.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
final AnimationFrameCallback callback = mAnimationCallbacks.get(i);
if (callback == null) {
continue;
}
//遍歷mAnimationCallbacks，調用callBack回調函數，
//這個回調函數是ValueAnimator的doAnimationFrame
if (isCallbackDue(callback, currentTime)) {
callback.doAnimationFrame(frameTime);
}
}
}
doAnimationFrame是AnimationFrameCallback的回調函數，由ValueAnimator實現。
public final boolean doAnimationFrame(long frameTime) {
//frameTime 這個時間是從Choreographer傳過來的時間，
//記錄為上一次動畫刷新的時間
mLastFrameTime = frameTime;
final long currentTime = Math.max(frameTime, mStartTime);
boolean finished = animateBasedOnTime(currentTime);
return finished;
}
public final boolean doAnimationFrame(long frameTime) {
//frameTime 這個時間是從Choreographer傳過來的時間，
//記錄為上一次動畫刷新的時間
mLastFrameTime = frameTime;
final long currentTime = Math.max(frameTime, mStartTime);
boolean finished = animateBasedOnTime(currentTime);
return finished;
}
boolean animateBasedOnTime(long currentTime) {
boolean done = false;
if (mRunning) {
//拿到總時間
final long scaledDuration = getScaledDuration();
//通過計算得到動畫當前執行占比多少。(currentTime - mStartTime)動畫執行的時間
//除以scaledDuration總時間，得到就是已經執行的部分，如果是一個重復的動畫，這個值可能會大於1.
final float fraction = scaledDuration > 0 ?
(float)(currentTime - mStartTime) / scaledDuration : 1f;
//下面通過計算對fraction進行修正，減去重復執行的部分，得到真正的在一次動畫中要執行到哪一部分
mOverallFraction = clampFraction(fraction);
float currentIterationFraction = getCurrentIterationFraction(
mOverallFraction, mReversing);
animateValue(currentIterationFraction);
}
return done;
}
註意animateValue，這個方法在父類ValueAnimator和子類ObjectAnimator都有實現。
所以這裡先調用子類ObjectAnimator的方法。
//這個方法是調用的子類的方法
void animateValue(float fraction) {
final Object target = getTarget();
if (mTarget != null && target == null) {
cancel();
return;
}
//先調用父類的方法
super.animateValue(fraction);
//再回到子類
int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
//給View設置改變後的屬性值
mValues[i].setAnimatedValue(target);
}
}
先看super.animateValue方法，這個方法就是去計算動畫變動後的屬性值。
void animateValue(float fraction) {
//通過插值器，來修改。如果沒有設置插值器，那麼fraction的變化就是勻速的。
//經過插值器的計算，fraction的變化就會呈現出加速、減速變化的效果。
fraction = mInterpolator.getInterpolation(fraction);
mCurrentFraction = fraction;
int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
//PropertyValuesHolder[] mValues,因為一個View可以有多個屬性動畫，所以這用一個數組來存儲。
mValues[i].calculateValue(fraction);
}
}
AccelerateDecelerateInterpolator 插值器
public float getInterpolation(float input) {
return (float)(Math.cos((input + 1) * Math.PI) / 2.0f) + 0.5f;
}
void calculateValue(float fraction) {
//mKeyframes 就是前面創建的關鍵幀集合KeyframeSet
Object value = mKeyframes.getValue(fraction);
// 將得到的值，賦值給mAnimatedValue
mAnimatedValue = mConverter == null ? value : mConverter.convert(value);
}
下面這個方法是真正去計算改變後的屬性值。通過估值器mEvaluator去計算的。
public Object getValue(float fraction) {
//第一關鍵幀記做前一關鍵幀
Keyframe prevKeyframe = mFirstKeyframe;
for (int i = 1; i < mNumKeyframes; ++i) {
//得到下一關鍵幀
Keyframe nextKeyframe = mKeyframes.get(i);
if (fraction < nextKeyframe.getFraction()) {
final TimeInterpolator interpolator = nextKeyframe.getInterpolator();
//得到前一關鍵幀，對應的部分
final float prevFraction = prevKeyframe.getFraction();
//fraction - prevFraction 當前要執行的部分距離前一關鍵幀是多少。
//nextKeyframe.getFraction() - prevFraction，這一幀有多少
//兩者相除，得到的就是當前部分在這一幀的占比
float intervalFraction = (fraction - prevFraction) /
(nextKeyframe.getFraction() - prevFraction);
if (interpolator != null) {
//通過插值器來修改，這一部分的大小
intervalFraction = interpolator.getInterpolation(intervalFraction);
}
//通過估值器，來計算屬性值要變化到多少
//這個估值器就是上面賦值的FloatEvaluator或IntEvaluator
return mEvaluator.evaluate(intervalFraction, prevKeyframe.getValue(),
nextKeyframe.getValue());
}
prevKeyframe = nextKeyframe;
}
// shouldn't reach here
//不應該執行到這裡，在上面的for循環就應該返回當前動畫，屬性變化的大小。
return mLastKeyframe.getValue();
}
通過估值器計算view的屬性值。
public Float evaluate(float fraction, Number startValue, Number endValue) {
float startFloat = startValue.floatValue();
//通過一個一元一次方程，來計算得到當前的屬性值。
return startFloat + fraction * (endValue.floatValue() - startFloat);
}
至此，動畫要變動後的屬性值，已經計算出來瞭，
通過 mValues[i].setAnimatedValue(target);用來修改View的屬性值大小。
void setAnimatedValue(Object target) {
//前面已經通過反射拿到瞭View的setter方法
if (mSetter != null) {
try {
//拿到屬性值大小，
mTmpValueArray[0] = getAnimatedValue();
//通過反射，修改view屬性值的大小
mSetter.invoke(target, mTmpValueArray);
} catch (InvocationTargetException e) {
Log.e("PropertyValuesHolder", e.toString());
} catch (IllegalAccessException e) {
Log.e("PropertyValuesHolder", e.toString());
}
}
}
Object getAnimatedValue() {
return mAnimatedValue;
}
至此，android屬性動畫的整個執行流程已經分析完畢。
可以總結以下幾點：
1.ValueAnimator是父類，ObjectAnimator是子類，這裡面封裝瞭一個target，也就是view對象。
2.PropertyValuesHolder，有屬性名，屬性值，通過屬名來反射view的setter方法，來動態修改屬性值。
3.KeyframeSet，是一個關鍵幀集合，封裝瞭定義動畫是value數組的值，每一個值都被記錄為一個關鍵幀FloatKeyframe。
4.通過插值器，可以改變屬性變化的快慢，通過估值器計算屬性值的大小。
5.給Choreographer註冊瞭一個回調，每隔16.66ms回調一次，每一次回調都會去改變view屬性值的大小。改變是通過fraction計算的，進而通過計算得到改變後的屬性值大小。
這樣動態的改變view屬性值的大小，就連貫的形成一幅動畫。
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