Flutter训练营(八)-Flutter动画开发-一一网

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Flutter是Google开发的一套全新的跨平台、开源UI框架，支持iOS、Android系统开发，并且是未来新操作系统Fuchsia的默认开发套件，同时也是当下最流行的跨端解决方案。

前言

精心设计的动画会让用户界面感觉更直观、流畅，能改善用户体验。Flutter的动画支持可以轻松实现各种动画类型。许多widget，特别是Material Design widgets，都带有在其设计规范中定义的标准动画效果，但也可以自定义这些效果。

一、动画的重要性

动画在各个平台的实现原理都基本相同，是在一段时间内一系列连续变化画面的帧构成的。在 Flutter 中，动画的过程又被量化成一段值区间，我们可以利用这些值设置控件的各个属性来实现动画，其内部由四个关键的部分来实现这一过程。

1.1 插值器（Tweens）

tweens 可为动画提供起始值和结束值。默认情况下，Flutter 中的动画将任何给定时刻的值映射到介于 0.0 和 1.0 之间的 double 值。我们可以使用以下 Tween 将其间值的范围定义为从 -200.0变为 0.0：

tween = Tween<double>(begin: -200, end: 0);
复制代码

我们也可以将值设置为相应需要改变的对象值，比如将起始值设置为红色，结束值设置为蓝色，那么 tweens 产生的动画便是由红渐渐的变成蓝色。如下：

colorTween = ColorTween(begin: Colors.red, end: Colors.blue);
复制代码

1.2 动画曲线（Animation Curves）

Curves 用来调整动画过程中随时间的变化率，默认情况下，动画以均匀的线性模型变化。读者可以通过自定义继承 Curves 的类来定义动画的变化率，比如设置为加速、减速或者先加速后减速等曲线模型。Flutter 内部也提供了一系列实现相应变化率的 Curves 对象：

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

1.3 Ticker providers

Flutter 中的动画以屏幕频繁的重绘而实现，即每秒 60 帧。Ticker 可以被应用在 Flutter 每个对象中，当对象实现了 Ticker 的功能后，每次动画帧改变便会通知该对象。这里，开发者们不需要为对象手动实现 Ticker，flutter 提供了 TickerProvider 类可以帮助我们快速实现该功能。例如，在有状态控件下使用动画时，通常需要在 State 对象下混入 TickerProviderStateMixin。

class _MyAnimationState extends State<MyAnimation> 
    with TickerProviderStateMixin {

}
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1.4 动画控制器（AnimationController）

Flutter 中动画的实现还有一个非常重要的类 AnimationController，即动画控制器。很明显，我们用它来控制动画，即动画的启动、暂停等。其接受两个参数，第一个是 vsync，为 Ticker 对象，其作用是当接受到来自 tweens 和 curves 的新值后通知对应对象，第二个 duration 参数为动画持续的时长。

// 混入 SingleTickerProviderStateMixin 使对象实现 Ticker 功能
class _AnimatedContainerState extends State<AnimatedContainer>
        with SingleTickerProviderStateMixin {
  AnimationController _controller;

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    // 创建 AnimationController 动画
    _controller = AnimationController(
      // 传入 Ticker 对象
      vsync: this,
      // 传入 动画持续时间
      duration: new Duration(milliseconds: 1000),
    );
    startAnimation();
  }

  Future<void> startAnimation() async {
    // 调用 AnimationController 的 forward 方法启动动画
    await _controller.forward();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Container(
      width: _controller.value;
      child: //...
    );
  }
}
复制代码

AnimationController 继承自 Animation，具有一系列控制动画的方法，如可用 forward() 方法来启动动画，可用 repeat() 方法使动画重复执行，也可以通过其 value 属性得到当前值。

二、动画类型

在Flutter中动画分为两类：基于tween或基于p2物理的。

2.1 补间(Tween)动画

在补间动画中，定义了开始点和结束点、时间线以及定义转换时间和速度的曲线。然后由框架计算如何从开始点过渡到结束点。

2.2 基于物理的动画

在基于物理的动画中，运动被模拟为与真实世界的行为相似。例如，当你掷球时，它在何处落地，取决于抛球速度有多快、球有多重、距离地面有多远。类似地，将连接在弹簧上的球落下（并弹起）与连接到绳子上的球放下的方式也是不同。

三、Flutter动画库

在为widget添加动画之前，先让我们认识下动画的几个朋友：
Animation：是Flutter动画库中的一个核心类，它生成指导动画的值；

CurvedAnimation：Animation的一个子类，将过程抽象为一个非线性曲线；

AnimationController：Animation的一个子类，用来管理Animation；

Tween：在正在执行动画的对象所使用的数据范围之间生成值。例如，Tween可生成从红到蓝之间的色值，或者从0到255；

3.1 Animation

在Flutter中，Animation对象本身和UI渲染没有任何关系。Animation是一个抽象类，它拥有其当前值和状态（完成或停止）。其中一个比较常用的Animation类是Animation。
Flutter中的Animation对象是一个在一段时间内依次生成一个区间之间值的类。Animation对象的输出可以是线性的、曲线的、一个步进函数或者任何其他可以设计的映射。根据Animation对象的控制方式，动画可以反向运行，甚至可以在中间切换方向。

Animation还可以生成除double之外的其他类型值，如：Animation 或 Animation；
Animation对象有状态。可以通过访问其value属性获取动画的当前值；
Animation对象本身和UI渲染没有任何关系；

3.2 CurvedAnimation

CurvedAnimation将动画过程定义为一个非线性曲线。

final CurvedAnimation curve =
   new CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.easeIn);
Curves 类定义了许多常用的曲线，也可以创建自己的，例如：
class ShakeCurve extends Curve {
  @override
  double transform(double t) {
    return math.sin(t * math.PI * 2);
  }
}
复制代码

3.3 AnimationController

AnimationController是一个特殊的Animation对象，在屏幕刷新的每一帧，就会生成一个新的值。默认情况下，AnimationController在给定的时间段内会线性的生成从0.0到1.0的数字。例如，下面代码创建一个Animation对象：

final AnimationController controller = new AnimationController(
    duration: const Duration(milliseconds: 2000), vsync: this);
复制代码

AnimationController派生自Animation，因此可以在需要Animation对象的任何地方使用。但是，AnimationController具有控制动画的其他方法：

forward()：启动动画；
reverse({double from})：倒放动画；
reset()：重置动画，将其设置到动画的开始位置；
stop({ bool canceled = true })：停止动画；

当创建一个AnimationController时，需要传递一个vsync参数，存在vsync时会防止屏幕外动画消耗不必要的资源，可以将stateful对象作为vsync的值。

在某些情况下，值(position，值动画的当前值)可能会超出AnimationController的0.0-1.0的范围。例如，fling()函数允许您提供速度(velocity)、力量(force)、position(通过Force对象)。位置(position)可以是任何东西，因此可以在0.0到1.0范围之外。CurvedAnimation生成的值也可以超出0.0到1.0的范围。根据选择的曲线，CurvedAnimation的输出可以具有比输入更大的范围。例如，Curves.elasticIn等弹性曲线会生成大于或小于默认范围的值。

3.4 Tween

默认情况下，AnimationController对象的范围从0.0到1.0。如果您需要不同的范围或不同的数据类型，则可以使用Tween来配置动画以生成不同的范围或数据类型的值。例如，以下示例，Tween生成从-200.0到0.0的值：

final Tween doubleTween = new Tween<double>(begin: -200.0, end: 0.0);
复制代码

Tween是一个无状态(stateless)对象，需要begin和end值。Tween的唯一职责就是定义从输入范围到输出范围的映射。输入范围通常为0.0到1.0，但这不是必须的。

Tween继承自Animatable，而不是继承自Animation。Animatable与Animation相似，不是必须输出double值。例如，ColorTween指定两种颜色之间的过渡。

final Tween colorTween =
    new ColorTween(begin: Colors.transparent, end: Colors.black54);
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Tween对象不存储任何状态。相反，它提供了evaluate(Animationanimation)方法将映射函数应用于动画当前值。Animation对象的当前值可以通过value()方法取到。evaluate函数还执行一些其它处理，例如分别确保在动画值为0.0和1.0时返回开始和结束状态。
要使用Tween对象，可调用它的animate()方法，传入一个控制器对象。例如，以下代码在500毫秒内生成从0到255的整数值。

final AnimationController controller = new AnimationController(
    duration: const Duration(milliseconds: 500), vsync: this);
Animation<int> alpha = new IntTween(begin: 0, end: 255).animate(controller);
// 注意animate()返回的是一个Animation，而不是一个Animatable。
复制代码

以下示例构建了一个控制器、一条曲线和一个Tween：

final AnimationController controller = new AnimationController(
    duration: const Duration(milliseconds: 500), vsync: this);
final Animation curve =
    new CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.easeOut);
Animation<int> alpha = new IntTween(begin: 0, end: 255).animate(curve);
复制代码

四、为widget添加动画

在下面的实例中我们为一个logo添加了一个从小放大的动画：

class _LogoAppState extends State<LogoApp> with SingleTickerProviderStateMixin {
  Animation<double> animation;
  AnimationController controller;
  AnimationStatus animationState;
  double animationValue;

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    controller =
        AnimationController(duration: const Duration(seconds: 2), vsync: this);
    // #docregion addListener
    animation = Tween<double>(begin: 0, end: 300).animate(controller)
      ..addListener(() {
        // #enddocregion addListener
        setState(() {
          animationValue = animation.value;
        });
        // #docregion addListener
      })
      ..addStatusListener((AnimationStatus state) {
        setState(() {
          animationState = state;
        });
      });
    // #enddocregion addListener
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Container(
      margin: EdgeInsets.only(top: 50),
      child: Column(
        children: <Widget>[
          GestureDetector(
            onTap: () {
              controller.reset();
              controller.forward();
            },
            child: Text('Start', textDirection: TextDirection.ltr),
          ),
          Text('State:' + animationState.toString(),
              textDirection: TextDirection.ltr),
          Text('Value:' + animationValue.toString(),
              textDirection: TextDirection.ltr),
          Container(
            height: animation.value,
            width: animation.value,
            child: FlutterLogo(),
          ),
        ],
      ),
    );
  }

  @override
  void dispose() {
    controller.dispose();
    super.dispose();
  }
}
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五、为动画添加监听器

有时我们需要知道动画执行的进度和状态，在Flutter中我们可以通过Animation的addListener与addStatusListener方法为动画添加监听器：
addListener：动画的值发生变化时被调用；

addStatusListener：动画状态发生变化时被调用；

 @override
  void initState() {
    super.initState();
    controller =
        AnimationController(duration: const Duration(seconds: 2), vsync: this);
    animation = Tween<double>(begin: 0, end: 300).animate(controller)
      // #enddocregion print-state
      ..addStatusListener((status) {
        if (status == AnimationStatus.completed) {
          controller.reverse();
        } else if (status == AnimationStatus.dismissed) {
          controller.forward();
        }
      })
      // #docregion print-state
      ..addStatusListener((state) => print('$state'));
      ..addListener(() {
        // #enddocregion addListener
        setState(() {
          // The state that has changed here is the animation object’s value.
        });
        // #docregion addListener
      });
    controller.forward();
  }
复制代码

六、AnimatedWidget

我们可以将AnimatedWidget理解为Animation的助手，使用它可以简化我们对动画的使用，在为widget添加动画的学习中我们不难发现，在不使用AnimatedWidget的情况下需要手动调用动画的addListener()并在回调中添加setState才能看到动画效果，AnimatedWidget将为我们简化这一操作。
在下面的重构示例中，LogoApp现在继承自AnimatedWidget而不是StatefulWidget。AnimatedWidget在绘制时使用动画的当前值。LogoApp仍然管理着AnimationController和Tween。

class AnimatedLogo extends AnimatedWidget {
  AnimatedLogo({Key key, Animation<double> animation})
      : super(key: key, listenable: animation);

  Widget build(BuildContext context) {
    final Animation<double> animation = listenable;
    return new Center(
      child: new Container(
        margin: new EdgeInsets.symmetric(vertical: 10.0),
        height: animation.value,
        width: animation.value,
        child: new FlutterLogo(),
      ),
    );
  }
}

class LogoApp extends StatefulWidget {
  _LogoAppState createState() => new _LogoAppState();
}

class _LogoAppState extends State<LogoApp> with SingleTickerProviderStateMixin {
  AnimationController controller;
  Animation<double> animation;

  initState() {
    super.initState();
    controller = new AnimationController(
        duration: const Duration(milliseconds: 2000), vsync: this);
    animation = new Tween(begin: 0.0, end: 300.0).animate(controller);
    controller.forward();
  }

  Widget build(BuildContext context) {
    return new AnimatedLogo(animation: animation);
  }

  dispose() {
    controller.dispose();
    super.dispose();
  }
}
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6.1 AnimatedBuilder

AnimatedBuilder是用于构建动画的通用widget，AnimatedBuilder对于希望将动画作为更大构建函数的一部分包含在内的更复杂的widget时非常有用，其实你可以这样理解：AnimatedBuilder是拆分动画的一个工具类，借助它我们可以将动画和widget进行分离：
在上面的实例中我们的代码存在的一个问题：更改动画需要更改显示logo的widget。更好的解决方案是将职责分离：

显示logo
定义Animation对象
渲染过渡效果

接下来我们就借助AnimatedBuilder]()类来完成此分离。AnimatedBuilder是渲染树中的一个独立的类，与[AnimatedWidget类似，AnimatedBuilder自动监听来自Animation对象的通知，不需要手动调用addListener()。
我们根据下图的 widget 树来创建我们的代码：

...
// #docregion LogoWidget
class LogoWidget extends StatelessWidget {
  // Leave out the height and width so it fills the animating parent
  Widget build(BuildContext context) => Container(
        margin: EdgeInsets.symmetric(vertical: 10),
        child: FlutterLogo(),
      );
}
// #enddocregion LogoWidget

// #docregion GrowTransition
class GrowTransition extends StatelessWidget {
  GrowTransition({this.child, this.animation});

  final Widget child;
  final Animation<double> animation;

  Widget build(BuildContext context) => Center(
        child: AnimatedBuilder(
            animation: animation,
            builder: (context, child) => Container(
                  height: animation.value,
                  width: animation.value,
                  child: child,
                ),
            child: child),
      );
}
// #enddocregion GrowTransition

class LogoApp extends StatefulWidget {
  _LogoAppState createState() => _LogoAppState();
}

// #docregion print-state
class _LogoAppState extends State<LogoApp> with SingleTickerProviderStateMixin {
  Animation<double> animation;
  AnimationController controller;

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    controller =
        AnimationController(duration: const Duration(seconds: 2), vsync: this);
    animation = Tween<double>(begin: 0, end: 300).animate(controller);
    controller.forward();
  }
  // #enddocregion print-state

  @override
  Widget build(BuildContext context) => GrowTransition(
        child: LogoWidget(),
        animation: animation,
      );

  @override
  void dispose() {
    controller.dispose();
    super.dispose();
  }
  // #docregion print-state
}
复制代码

Flutter动画类的源码

7.1 Animation

Animation是一个抽象的类，主要保存动画的状态和当前值。最常用的Animation类是Animation，T 有很多类型，可以通过Animation中的 value 属性获得当前动画的值。动画的监听：

addListener() 每一帧动画执行的监听
addStatusListener() 动画状态改变的监听。

AnimationController

AnimationController 继承Animation 负责控制动画的执行，停止等。
AnimationController 会在动画的每一帧，就会生成一个新的值。默认情况下，- – AnimationController在给定的时间段内线性的生成从0.0到1.0（默认区间）的数字。

创建 AnimationController，则需要传入一个 vsync 参数。

Tween

默认情况下，AnimationController对象的范围从0.0到1.0。
如果你需要不同范围或者不同的数据类型，就需要tween来配置动画以生成不同的范围或数据类型的值。

7.2 AnimatedWidget

abstract class AnimatedWidget extends StatefulWidget {
    //创建一个widget，当listenable 发生改变时重构
  const AnimatedWidget({
    Key key,
    @required this.listenable,
  }) : assert(listenable != null),
       super(key: key);
  //声明一个Listenable ，帧动画监听
  final Listenable listenable;

  @protected
  Widget build(BuildContext context);

  /// Subclasses typically do not override this method.
  @override
  _AnimatedState createState() => _AnimatedState();
...
}
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AnimatedWidget继承自StatefulWidget，拥有自己的状态，并且实例一个listenable用来监听帧动画，当动画方法变化时，刷新AnimatedWidget。

// __AnimatedState方法源码如下：
class _AnimatedState extends State<AnimatedWidget> {
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    //添加监听的回调
    widget.listenable.addListener(_handleChange);
  }

  @override
  void didUpdateWidget(AnimatedWidget oldWidget) {
    super.didUpdateWidget(oldWidget);
    if (widget.listenable != oldWidget.listenable) {
      oldWidget.listenable.removeListener(_handleChange);
      widget.listenable.addListener(_handleChange);
    }
  }

  @override
  void dispose() {
    widget.listenable.removeListener(_handleChange);
    super.dispose();
  }
    //当帧动画发生改变时触发刷新
  void _handleChange() {
    setState(() {
      // The listenable's state is our build state, and it changed already.
    });
  }
//调用build()方法，重构AnimatedWidget
  @override
  Widget build(BuildContext context) => widget.build(context);
}
复制代码

当listenable触发刷新的时候，调用 setState重构AnimatedWidget，虽然到最后还是调用setState，但是刷新的对象是不同的。

7.3 CurvedAnimation

Tween动画默认为我们提供了区间内线性变化，如果我们需要曲线变化，则需要配合使用CurvedAnimation。

class HomePageState extends State<HomePage> with TickerProviderStateMixin{

  Animation animation;
  AnimationController controller;

  @override
  void initState() {
    // TODO: implement initState
    super.initState();
    controller = new AnimationController(vsync: this,duration: Duration(seconds: 2));
    CurvedAnimation curve = new CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.bounceOut);
    animation = Tween<double>(begin: 0.0,end: 500).animate(curve)
      ..addListener((){
        setState(() {
        });
      });
    controller.forward();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    // TODO: implement build
    return Container(
      alignment: Alignment.topCenter,
      child: Container(
        margin: EdgeInsets.only(top: animation.value),
        width: 100,
        height: 100,
        child: FlutterLogo(),
      ),
    );
  }
}

// CurvedAnimation curve = new CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.bounceOut); 这里我们使用的是bounceOut效果

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

  @override
  double transformInternal(double t) {
    return _bounce(t);
  }
}

double _bounce(double t) {
  if (t < 1.0 / 2.75) {
    return 7.5625 * t * t;
  } else if (t < 2 / 2.75) {
    t -= 1.5 / 2.75;
    return 7.5625 * t * t + 0.75;
  } else if (t < 2.5 / 2.75) {
    t -= 2.25 / 2.75;
    return 7.5625 * t * t + 0.9375;
  }
  t -= 2.625 / 2.75;
  return 7.5625 * t * t + 0.984375;
}
// 可以看到bounceOut 是继承 Curve类，实现它的transformInternal方法，在transformInternal实现它的轨迹。
复制代码

7.4 使用AnimatedBuilder来重构我们的widget

上面这个demo代码主要是实现一个颜色变化的例子，假如我们现在需要实现一个大小变化的widget呢？是不是要在声明一个SizeAnimationWidget继承AnimationWidget ？显然这样做是可以的。当然我们也有更好的做法，就是使用AnimatedBuilder来重构我们的widget。

AnimatedBuilder继承自抽象的AnimationWidget ，目的为了构建通用的AnimationWidget 实现类，不用每次使用AnimationWidget 都要创建一个实现类。

// AnimatedBuilder源码
class AnimatedBuilder extends AnimatedWidget {
  /// Creates an animated builder.
  const AnimatedBuilder({
    Key key,
    @required Listenable animation,
    @required this.builder,
    this.child,
  }) : assert(animation != null),
       assert(builder != null),
       super(key: key, listenable: animation);

  final TransitionBuilder builder;

  final Widget child;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return builder(context, child);
  }
}

// 使用的时候我们只需要传入animation和builder就行了
class _LogoAppState extends State<LogoApp> with TickerProviderStateMixin {
  Animation animation;
  AnimationController controller;

  initState() {
    super.initState();
    controller = new AnimationController(
        duration: const Duration(milliseconds: 2000), vsync: this);
    final CurvedAnimation curve =
    new CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.bounceOut);
    animation = new Tween(begin: 0.0, end: 300.0).animate(curve);
    controller.forward();
  }

  Widget build(BuildContext context) {
    return new GrowTransition(child: new LogoWidget(), animation: animation);
  }

  dispose() {
    controller.dispose();
    super.dispose();
  }
}

class GrowTransition extends StatelessWidget {
  GrowTransition({this.child, this.animation});

  final Widget child;
  final Animation<double> animation;

  Widget build(BuildContext context) {
    return new Center(
      child: new AnimatedBuilder(
          animation: animation,
          builder: (BuildContext context, Widget child) {
            return new Container(
                height: animation.value, width: animation.value, child: child);
          },
          child: child),
    );
  }
}

class LogoWidget extends StatelessWidget {
  // Leave out the height and width so it fills the animating parent
  build(BuildContext context) {
    return new Container(
      margin: new EdgeInsets.symmetric(vertical: 10.0),
      child: new FlutterLogo(),
    );
  }
}
复制代码

总结

通过上面的栗子，我们已经可以方便地封装出一系列控件动画了，但是这种实现方式均需要我们自己提供 Animation 对象，然后通过提供的接口方法来启动我们的动画，控件的属性由 Animation 对象提供并在动画过程中改变而达到动画的效果。为了使动画更加方便，Flutter 帮助了开发者从另一个角度以更简单的方式实现了动画效果——隐式动画组件（ImplicitlyAnimatedWidget）。
通过隐式动画组件，不需要手动实现插值器、曲线等对象，开发者甚至也不需要使用 AnimationController 来启动动画，它的实现方式更贴近对组件本身的操作，我们可以直接通过 setState() 的方法改变隐式动画组件的属性值，其内部自行为我们实现动画过程的过渡效果，即隐藏了所有动画实现的细节

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THE END

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