Flutter笔记———动画

诗酒趁年华啊
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Flutter中动画抽象

为了方便开发者创建动画，不同的UI系统对动画都进行了一些抽象，比如在 Android 中可以通过XML来描述一个动画然后设置给View。Flutter中也对动画进行了抽象，主要涉及 Animation、Curve、Controller、Tween这四个角色 Animation是一个抽象类，它本身和UI渲染没有任何关系，而它主要的功能是保存动画的插值和状态；其中一个比较常用的Animation类是Animation<double>。Animation对象是一个在一段时间内依次生成一个区间(Tween)之间值的类。Animation对象在整个动画执行过程中输出的值可以是线性的、曲线的、一个步进函数或者任何其他曲线函数等等，这由Curve来决定。 根据Animation对象的控制方式，动画可以正向运行（从起始状态开始，到终止状态结束），也可以反向运行，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<Color> 或Animation<Size>。在动画的每一帧中，我们可以通过Animation对象的value属性获取动画的当前状态值。 Animation有如下两个方法：

  1. addListener()；它可以用于给Animation添加帧监听器，在每一帧都会被调用。帧监听器中最常见的行为是改变状态后调用setState()来触发UI重建。
  2. addStatusListener()；它可以给Animation添加“动画状态改变”监听器；动画开始、结束、正向或反向（见AnimationStatus定义）时会调用状态改变的监听器。

Curve

动画过程可以是匀速的、匀加速的或者先加速后减速等。Flutter中通过Curve（曲线）来描述动画过程，我们把匀速动画称为线性的(Curves.linear)，而非匀速动画称为非线性的。

我们可以通过CurvedAnimation来指定动画的曲线，如：

final CurvedAnimation curve =
    CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.easeIn);

CurvedAnimation和AnimationController（下面介绍）都是Animation<double>类型。CurvedAnimation可以通过包装AnimationController和Curve生成一个新的动画对象 ，我们正是通过这种方式来将动画和动画执行的曲线关联起来的。我们指定动画的曲线为Curves.easeIn，它表示动画开始时比较慢，结束时比较快。 Curves (opens new window)类是一个预置的枚举类，定义了许多常用的曲线，下面列几种常用的：

Curves曲线动画过程
linear匀速的
decelerate匀减速
ease开始加速，后面减速
easeIn开始慢，后面快
easeOut开始快，后面慢
easeInOut开始慢，然后加速，最后再减速

AnimationController

AnimationController用于控制动画，它包含动画的启动forward()、停止stop() 、反向播放 reverse()等方法。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。 例如，下面代码创建一个Animation对象（但不会启动动画）：

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

AnimationController生成数字的区间可以通过lowerBound和upperBound来指定，如：

final AnimationController controller = AnimationController( 
 duration: const Duration(milliseconds: 2000), 
 lowerBound: 10.0,
 upperBound: 20.0,
 vsync: this
);

Tween

默认情况下，AnimationController对象值的范围是[0.0，1.0]。如果我们需要构建UI的动画值在不同的范围或不同的数据类型，则可以使用Tween来添加映射以生成不同的范围或数据类型的值。例如，像下面示例，Tween生成[-200.0，0.0]的值：

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

Tween构造函数需要begin和end两个参数。

class ScaleAnimationRoute extends StatefulWidget {
  const ScaleAnimationRoute({Key? key}) : super(key: key);
  
  @override
  _ScaleAnimationRouteState createState() => _ScaleAnimationRouteState();
}

//需要继承TickerProvider，如果有多个AnimationController，则应该使用TickerProviderStateMixin。
class _ScaleAnimationRouteState extends State<ScaleAnimationRoute>
    with SingleTickerProviderStateMixin {
  late Animation<double> animation;
  late AnimationController controller;
  
  @override
  initState() {
    super.initState();
    controller = AnimationController(
      duration: const Duration(seconds: 2),
      vsync: this,
    );

    //匀速
    //图片宽高从0变到300
    animation = Tween(begin: 0.0, end: 300.0).animate(controller)
      ..addListener(() {
        setState(() => {});
      });

    //启动动画(正向执行)
    controller.forward();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(
      child: Image.asset(
        "imgs/avatar.png",
        width: animation.value,
        height: animation.value,
      ),
    );
  }
  
  @override
  dispose() {
    //路由销毁时需要释放动画资源
    controller.dispose();
    super.dispose();
  }
}

Flutter Hero动画

假设有两个路由A和B，他们的内容交互如下：

A：包含一个用户头像，圆形，点击后跳到B路由，可以查看大图。

B：显示用户头像原图，矩形。

在AB两个路由之间跳转的时候，用户头像会逐渐过渡到目标路由页的头像上，接下来我们先看看代码，然后再解析。

路由A：

class HeroAnimationRouteA extends StatelessWidget {
  const HeroAnimationRouteA({Key? key}) : super(key: key);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Container(
      alignment: Alignment.topCenter,
      child: Column(
        children: <Widget>[
          InkWell(
            child: Hero(
              tag: "avatar", //唯一标记，前后两个路由页Hero的tag必须相同
              child: ClipOval(
                child: Image.asset(
                  "imgs/avatar.png",
                  width: 50.0,
                ),
              ),
            ),
            onTap: () {
              //打开B路由
              Navigator.push(context, PageRouteBuilder(
                pageBuilder: (
                  BuildContext context,
                  animation,
                  secondaryAnimation,
                ) {
                  return FadeTransition(
                    opacity: animation,
                    child: Scaffold(
                      appBar: AppBar(
                        title: const Text("原图"),
                      ),
                      body: const HeroAnimationRouteB(),
                    ),
                  );
                },
              ));
            },
          ),
          const Padding(
            padding: EdgeInsets.only(top: 8.0),
            child: Text("点击头像"),
          )
        ],
      ),
    );
  }
}

路由B：

class HeroAnimationRouteB extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(
      child: Hero(
        tag: "avatar", //唯一标记，前后两个路由页Hero的tag必须相同
        child: Image.asset("imgs/avatar.png"),
      ),
    );
  }
}

交织动画

有些时候我们可能会需要一些复杂的动画，这些动画可能由一个动画序列或重叠的动画组成，比如：有一个柱状图，需要在高度增长的同时改变颜色，等到增长到最大高度后，我们需要在X轴上平移一段距离。可以发现上述场景在不同阶段包含了多种动画，要实现这种效果，使用交织动画（Stagger Animation）会非常简单。交织动画需要注意以下几点：

  1. 要创建交织动画，需要使用多个动画对象（Animation）。
  2. 一个AnimationController控制所有的动画对象。
  3. 给每一个动画对象指定时间间隔（Interval）

所有动画都由同一个AnimationController (opens new window)驱动，无论动画需要持续多长时间，控制器的值必须在0.0到1.0之间，而每个动画的间隔（Interval）也必须介于0.0和1.0之间。对于在间隔中设置动画的每个属性，需要分别创建一个Tween (opens new window)用于指定该属性的开始值和结束值。也就是说0.0到1.0代表整个动画过程，我们可以给不同动画指定不同的起始点和终止点来决定它们的开始时间和终止时间。

class StaggerAnimation extends StatelessWidget {
  StaggerAnimation({
    Key? key,
    required this.controller,
  }) : super(key: key) {
    //高度动画
    height = Tween<double>(
      begin: .0,
      end: 300.0,
    ).animate(
      CurvedAnimation(
        parent: controller,
        curve: const Interval(
          0.0, 0.6, //间隔，前60%的动画时间
          curve: Curves.ease,
        ),
      ),
    );

    color = ColorTween(
      begin: Colors.green,
      end: Colors.red,
    ).animate(
      CurvedAnimation(
        parent: controller,
        curve: const Interval(
          0.0, 0.6, //间隔，前60%的动画时间
          curve: Curves.ease,
        ),
      ),
    );

    padding = Tween<EdgeInsets>(
      begin: const EdgeInsets.only(left: .0),
      end: const EdgeInsets.only(left: 100.0),
    ).animate(
      CurvedAnimation(
        parent: controller,
        curve: const Interval(
          0.6, 1.0, //间隔，后40%的动画时间
          curve: Curves.ease,
        ),
      ),
    );
  }

  late final Animation<double> controller;
  late final Animation<double> height;
  late final Animation<EdgeInsets> padding;
  late final Animation<Color?> color;

  Widget _buildAnimation(BuildContext context, child) {
    return Container(
      alignment: Alignment.bottomCenter,
      padding: padding.value,
      child: Container(
        color: color.value,
        width: 50.0,
        height: height.value,
      ),
    );
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return AnimatedBuilder(
      builder: _buildAnimation,
      animation: controller,
    );
  }
}

StaggerAnimation中定义了三个动画，分别是对Container的height、color、padding属性设置的动画，然后通过Interval来为每个动画指定在整个动画过程中的起始点和终点。下面我们来实现启动动画的路由：

class StaggerRoute extends StatefulWidget {
  @override
  _StaggerRouteState createState() => _StaggerRouteState();
}

class _StaggerRouteState extends State<StaggerRoute>
    with TickerProviderStateMixin {
  late AnimationController _controller;

  @override
  void initState() {
    super.initState();

    _controller = AnimationController(
      duration: const Duration(milliseconds: 2000),
      vsync: this,
    );
  }

  _playAnimation() async {
    try {
      //先正向执行动画
      await _controller.forward().orCancel;
      //再反向执行动画
      await _controller.reverse().orCancel;
    } on TickerCanceled {
      // the animation got canceled, probably because we were disposed
    }
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(
      child: Column(
        children: [
          ElevatedButton(
            onPressed: () => _playAnimation(),
            child: Text("start animation"),
          ),
          Container(
            width: 300.0,
            height: 300.0,
            decoration: BoxDecoration(
              color: Colors.black.withOpacity(0.1),
              border: Border.all(
                color: Colors.black.withOpacity(0.5),
              ),
            ),
            //调用我们定义的交错动画Widget
            child: StaggerAnimation(controller: _controller),
          ),
        ],
      ),
    );
  }
}

动画切换组件（AnimatedSwitcher）

实际开发中，我们经常会遇到切换UI元素的场景，比如Tab切换、路由切换。为了增强用户体验，通常在切换时都会指定一个动画，以使切换过程显得平滑。Flutter SDK组件库中已经提供了一些常用的切换组件，如PageView、TabView等，但是，这些组件并不能覆盖全部的需求场景，为此，Flutter SDK中提供了一个AnimatedSwitcher组件，它定义了一种通用的UI切换抽象。 AnimatedSwitcher 可以同时对其新、旧子元素添加显示、隐藏动画。也就是说在AnimatedSwitcher的子元素发生变化时，会对其旧元素和新元素做动画，我们先看看AnimatedSwitcher 的定义：

const AnimatedSwitcher({
  Key? key,
  this.child,
  required this.duration, // 新child显示动画时长
  this.reverseDuration,// 旧child隐藏的动画时长
  this.switchInCurve = Curves.linear, // 新child显示的动画曲线
  this.switchOutCurve = Curves.linear,// 旧child隐藏的动画曲线
  this.transitionBuilder = AnimatedSwitcher.defaultTransitionBuilder, // 动画构建器
  this.layoutBuilder = AnimatedSwitcher.defaultLayoutBuilder, //布局构建器
})

下面我们看一个例子：实现一个计数器，然后在每一次自增的过程中，旧数字执行缩小动画隐藏，新数字执行放大动画显示，代码如下：

import 'package:flutter/material.dart';

class AnimatedSwitcherCounterRoute extends StatefulWidget {
   const AnimatedSwitcherCounterRoute({Key key}) : super(key: key);

   @override
   _AnimatedSwitcherCounterRouteState createState() => _AnimatedSwitcherCounterRouteState();
 }

 class _AnimatedSwitcherCounterRouteState extends State<AnimatedSwitcherCounterRoute> {
   int _count = 0;

   @override
   Widget build(BuildContext context) {
     return Center(
       child: Column(
         mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
         children: <Widget>[
           AnimatedSwitcher(
             duration: const Duration(milliseconds: 500),
             transitionBuilder: (Widget child, Animation<double> animation) {
               //执行缩放动画
               return ScaleTransition(child: child, scale: animation);
             },
             child: Text(
               '$_count',
               //显示指定key，不同的key会被认为是不同的Text，这样才能执行动画
               key: ValueKey<int>(_count),
               style: Theme.of(context).textTheme.headline4,
             ),
           ),
           ElevatedButton(
             child: const Text('+1',),
             onPressed: () {
               setState(() {
                 _count += 1;
               });
             },
           ),
         ],
       ),
     );
   }
 }

运行示例代码，当点击“+1”按钮时，原先的数字会逐渐缩小直至隐藏，而新数字会逐渐放大，如图9-4所示：

图9-4

Flutter预置的动画过渡组件

Flutter SDK中也预置了很多动画过渡组件，实现方式和大都和AnimatedDecoratedBox差不多，如表9-1所示：

组件名功能
AnimatedPadding在padding发生变化时会执行过渡动画到新状态
AnimatedPositioned配合Stack一起使用，当定位状态发生变化时会执行过渡动画到新的状态。
AnimatedOpacity在透明度opacity发生变化时执行过渡动画到新状态
AnimatedAlign当alignment发生变化时会执行过渡动画到新的状态。
AnimatedContainer当Container属性发生变化时会执行过渡动画到新的状态。
AnimatedDefaultTextStyle当字体样式发生变化时，子组件中继承了该样式的文本组件会动态过渡到新样式。

表9-1：Flutter预置的动画过渡组件下面我们通过一个示例来感受一下这些预置的动画过渡组件效果：

import 'package:flutter/material.dart';

class AnimatedWidgetsTest extends StatefulWidget {
  const AnimatedWidgetsTest({Key? key}) : super(key: key);

  @override
  _AnimatedWidgetsTestState createState() => _AnimatedWidgetsTestState();
}

class _AnimatedWidgetsTestState extends State<AnimatedWidgetsTest> {
  double _padding = 10;
  var _align = Alignment.topRight;
  double _height = 100;
  double _left = 0;
  Color _color = Colors.red;
  TextStyle _style = const TextStyle(color: Colors.black);
  Color _decorationColor = Colors.blue;
  double _opacity = 1;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    var duration = const Duration(milliseconds: 400);
    return SingleChildScrollView(
      child: Column(
        children: <Widget>[
          ElevatedButton(
            onPressed: () {
              setState(() {
                _padding = 20;
              });
            },
            child: AnimatedPadding(
              duration: duration,
              padding: EdgeInsets.all(_padding),
              child: const Text("AnimatedPadding"),
            ),
          ),
          SizedBox(
            height: 50,
            child: Stack(
              children: <Widget>[
                AnimatedPositioned(
                  duration: duration,
                  left: _left,
                  child: ElevatedButton(
                    onPressed: () {
                      setState(() {
                        _left = 100;
                      });
                    },
                    child: const Text("AnimatedPositioned"),
                  ),
                )
              ],
            ),
          ),
          Container(
            height: 100,
            color: Colors.grey,
            child: AnimatedAlign(
              duration: duration,
              alignment: _align,
              child: ElevatedButton(
                onPressed: () {
                  setState(() {
                    _align = Alignment.center;
                  });
                },
                child: const Text("AnimatedAlign"),
              ),
            ),
          ),
          AnimatedContainer(
            duration: duration,
            height: _height,
            color: _color,
            child: TextButton(
              onPressed: () {
                setState(() {
                  _height = 150;
                  _color = Colors.blue;
                });
              },
              child: const Text(
                "AnimatedContainer",
                style: TextStyle(color: Colors.white),
              ),
            ),
          ),
          AnimatedDefaultTextStyle(
            child: GestureDetector(
              child: const Text("hello world"),
              onTap: () {
                setState(() {
                  _style = const TextStyle(
                    color: Colors.blue,
                    decorationStyle: TextDecorationStyle.solid,
                    decorationColor: Colors.blue,
                  );
                });
              },
            ),
            style: _style,
            duration: duration,
          ),
          AnimatedOpacity(
            opacity: _opacity,
            duration: duration,
            child: TextButton(
              style: ButtonStyle(
                  backgroundColor: MaterialStateProperty.all(Colors.blue)),
              onPressed: () {
                setState(() {
                  _opacity = 0.2;
                });
              },
              child: const Text(
                "AnimatedOpacity",
                style: TextStyle(color: Colors.white),
              ),
            ),
          ),
          AnimatedDecoratedBox1(
            duration: Duration(
                milliseconds: _decorationColor == Colors.red ? 400 : 2000),
            decoration: BoxDecoration(color: _decorationColor),
            child: Builder(builder: (context) {
              return TextButton(
                onPressed: () {
                  setState(() {
                    _decorationColor = _decorationColor == Colors.blue
                        ? Colors.red
                        : Colors.blue;
                  });
                },
                child: const Text(
                  "AnimatedDecoratedBox toggle",
                  style: TextStyle(color: Colors.white),
                ),
              );
            }),
          )
        ].map((e) {
          return Padding(
            padding: const EdgeInsets.symmetric(vertical: 16),
            child: e,
          );
        }).toList(),
      ),
    );
  }
}

运行后效果如图9-9所示：

图9-9

参考：《Flutter实战·第二版》

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