技术文章摘抄

22 如何构造炫酷的动画效果？

你好，我是陈航。

在上一篇文章中，我带你一起学习了Flutter中实现页面路由的两种方式：基本路由与命名路由，即手动创建页面进行切换，和通过前置路由注册后提供标识符进行跳转。除此之外，Flutter还在这两种路由方式的基础上，支持页面打开和页面关闭传递参数，可以更精确地控制路由切换。

通过前面第12、13、14和15篇文章的学习，我们已经掌握了开发一款样式精美的小型App的基本技能。但当下，用户对于终端页面的要求已经不再满足于只能实现产品功能，除了样式美观之外，还希望交互良好、有趣、自然。

动画就是提升用户体验的一个重要方式，一个恰当的组件动画或者页面切换动画，不仅能够缓解用户因为等待而带来的情绪问题，还会增加好感。Flutter既然完全接管了渲染层，除了静态的页面布局之外，对组件动画的支持自然也不在话下。

因此在今天的这篇文章中，我会向你介绍Flutter中动画的实现方法，看看如何让我们的页面动起来。

Animation、AnimationController与Listener

动画就是动起来的画面，是静态的画面根据事先定义好的规律，在一定时间内不断微调，产生变化效果。而动画实现由静止到动态，主要是靠人眼的视觉残留效应。所以，对动画系统而言，为了实现动画，它需要做三件事儿：

  1. 确定画面变化的规律；
  2. 根据这个规律，设定动画周期，启动动画；
  3. 定期获取当前动画的值，不断地微调、重绘画面。

这三件事情对应到Flutter中，就是Animation、AnimationController与Listener：

  1. Animation是Flutter动画库中的核心类，会根据预定规则，在单位时间内持续输出动画的当前状态。Animation知道当前动画的状态（比如，动画是否开始、停止、前进或者后退，以及动画的当前值），但却不知道这些状态究竟应用在哪个组件对象上。换句话说，Animation仅仅是用来提供动画数据，而不负责动画的渲染。
  2. AnimationController用于管理Animation，可以用来设置动画的时长、启动动画、暂停动画、反转动画等。
  3. Listener是Animation的回调函数，用来监听动画的进度变化，我们需要在这个回调函数中，根据动画的当前值重新渲染组件，实现动画的渲染。

接下来，我们看一个具体的案例：让大屏幕中间的Flutter Logo由小变大。

首先，我们初始化了一个动画周期为1秒的、用于管理动画的AnimationController对象，并用线性变化的Tween创建了一个变化范围从50到200的Animaiton对象。

然后，我们给这个Animaiton对象设置了一个进度监听器，并在进度监听器中强制界面重绘，刷新动画状态。

接下来，我们调用AnimationController对象的forward方法，启动动画：

class _AnimateAppState extends State<AnimateApp> with SingleTickerProviderStateMixin {
  AnimationController controller;
  Animation<double> animation;
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    //创建动画周期为1秒的AnimationController对象
    controller = AnimationController(
        vsync: this, duration: const Duration(milliseconds: 1000));
    // 创建从50到200线性变化的Animation对象
    animation = Tween(begin: 50.0, end: 200.0).animate(controller)
      ..addListener(() {
        setState(() {}); //刷新界面
      });
    controller.forward(); //启动动画
  }
...
}

需要注意的是，我们在创建AnimationController的时候，设置了一个vsync属性。这个属性是用来防止出现不可见动画的。vsync对象会把动画绑定到一个Widget，当Widget不显示时，动画将会暂停，当Widget再次显示时，动画会重新恢复执行，这样就可以避免动画的组件不在当前屏幕时白白消耗资源。

我们在一开始提到，Animation只是用于提供动画数据，并不负责动画渲染，所以我们还需要在Widget的build方法中，把当前动画状态的值读出来，用于设置Flutter Logo容器的宽和高，才能最终实现动画效果：

@override
@override
Widget build(BuildContext context) {
  return MaterialApp(
    home: Center(
      child: Container(
      width: animation.value, // 将动画的值赋给widget的宽高
      height: animation.value,
      child: FlutterLogo()
    )));
}

最后，别忘了在页面销毁时，要释放动画资源：

@override
void dispose() {
  controller.dispose(); // 释放资源
  super.dispose();
}

我们试着运行一下，可以看到，Flutter Logo动起来了：

图1 动画示例

我们在上面用到的Tween默认是线性变化的，但可以创建CurvedAnimation来实现非线性曲线动画。CurvedAnimation提供了很多常用的曲线，比如震荡曲线elasticOut：

//创建动画周期为1秒的AnimationController对象
controller = AnimationController(
    vsync: this, duration: const Duration(milliseconds: 1000));

//创建一条震荡曲线
final CurvedAnimation curve = CurvedAnimation(
    parent: controller, curve: Curves.elasticOut);
// 创建从50到200跟随振荡曲线变化的Animation对象
animation = Tween(begin: 50.0, end: 200.0).animate(curve)

运行一下，可以看到Flutter Logo有了一个弹性动画：

图2 CurvedAnimation 示例

现在的问题是，这些动画只能执行一次。如果想让它像心跳一样执行，有两个办法：

  1. 在启动动画时，使用repeat(reverse: true)，让动画来回重复执行。
  2. 监听动画状态。在动画结束时，反向执行；在动画反向执行完毕时，重新启动执行。

具体的实现代码，如下所示：

//以下两段语句等价
//第一段
controller.repeat(reverse: true);//让动画重复执行

//第二段
animation.addStatusListener((status) {
    if (status == AnimationStatus.completed) {
      controller.reverse();//动画结束时反向执行
    } else if (status == AnimationStatus.dismissed) {
      controller.forward();//动画反向执行完毕时，重新执行
    }
});
controller.forward();//启动动画

运行一下，可以看到，我们实现了Flutter Logo的心跳效果。

图3 Flutter Logo心跳

AnimatedWidget与AnimatedBuilder

在为Widget添加动画效果的过程中我们不难发现，Animation仅提供动画的数据，因此我们还需要监听动画执行进度，并在回调中使用setState强制刷新界面才能看到动画效果。考虑到这些步骤都是固定的，Flutter提供了两个类来帮我们简化这一步骤，即AnimatedWidget与AnimatedBuilder。

接下来，我们分别看看这两个类如何使用。

在构建Widget时，AnimatedWidget会将Animation的状态与其子Widget的视觉样式绑定。要使用AnimatedWidget，我们需要一个继承自它的新类，并接收Animation对象作为其初始化参数。然后，在build方法中，读取出Animation对象的当前值，用作初始化Widget的样式。

下面的案例演示了Flutter Logo的AnimatedWidget版本：用AnimatedLogo继承了AnimatedWidget，并在build方法中，把动画的值与容器的宽高做了绑定：

class AnimatedLogo extends AnimatedWidget {
  //AnimatedWidget需要在初始化时传入animation对象
  AnimatedLogo({Key key, Animation<double> animation})
      : super(key: key, listenable: animation);

  Widget build(BuildContext context) {
    //取出动画对象
    final Animation<double> animation = listenable;
    return Center(
      child: Container(
        height: animation.value,//根据动画对象的当前状态更新宽高
        width: animation.value,
        child: FlutterLogo(),
    ));
  }
}

在使用时，我们只需把Animation对象传入AnimatedLogo即可，再也不用监听动画的执行进度刷新UI了：

MaterialApp(
  home: Scaffold(
    body: AnimatedLogo(animation: animation)//初始化AnimatedWidget时传入animation对象
));

在上面的例子中，在AnimatedLogo的build方法中，我们使用Animation的value作为logo的宽和高。这样做对于简单组件的动画没有任何问题，但如果动画的组件比较复杂，一个更好的解决方案是，将动画和渲染职责分离：logo作为外部参数传入，只做显示；而尺寸的变化动画则由另一个类去管理。

这个分离工作，我们可以借助AnimatedBuilder来完成。

与AnimatedWidget类似，AnimatedBuilder也会自动监听Animation对象的变化，并根据需要将该控件树标记为dirty以自动刷新UI。事实上，如果你翻看源码，就会发现AnimatedBuilder其实也是继承自AnimatedWidget。

我们以一个例子来演示如何使用AnimatedBuilder。在这个例子中，AnimatedBuilder的尺寸变化动画由builder函数管理，渲染则由外部传入child参数负责：

MaterialApp(
  home: Scaffold(
    body: Center(
      child: AnimatedBuilder(
        animation: animation,//传入动画对象
        child:FlutterLogo(),
        //动画构建回调
        builder: (context, child) => Container(
          width: animation.value,//使用动画的当前状态更新UI
          height: animation.value,
          child: child, //child参数即FlutterLogo()
        )
      )
    )
));

可以看到，通过使用AnimatedWidget和AnimatedBuilder，动画的生成和最终的渲染被分离开了，构建动画的工作也被大大简化了。

hero动画

现在我们已经知道了如何在一个页面上实现动画效果，那么如何实现在两个页面之间切换的过渡动画呢？比如在社交类App，在Feed流中点击小图进入查看大图页面的场景中，我们希望能够实现小图到大图页面逐步放大的动画切换效果，而当用户关闭大图时，也实现原路返回的动画。

这样的跨页面共享的控件动画效果有一个专门的名词，即“共享元素变换”（Shared Element Transition）。

对于Android开发者来说，这个概念并不陌生。Android原生提供了对这种动画效果的支持，通过几行代码，就可以实现在两个Activity共享的组件之间做出流畅的转场动画。

又比如，Keynote提供了的“神奇移动”（Magic Move）功能，可以实现两个Keynote页面之间的流畅过渡。

Flutter也有类似的概念，即Hero控件。通过Hero，我们可以在两个页面的共享元素之间，做出流畅的页面切换效果。

接下来，我们通过一个案例来看看Hero组件具体如何使用。

在下面的例子中，我定义了两个页面，其中page1有一个位于底部的小Flutter Logo，page2有一个位于中部的大Flutter Logo。在点击了page1的小logo后，会使用hero效果过渡到page2。

为了实现共享元素变换，我们需要将这两个组件分别用Hero包裹，并同时为它们设置相同的tag “hero”。然后，为page1添加点击手势响应，在用户点击logo时，跳转到page2：

class Page1 extends StatelessWidget {
  Widget build(BuildContext context) {
    return  Scaffold(
      body: GestureDetector(//手势监听点击
        child: Hero(
          tag: 'hero',//设置共享tag
          child: Container(
            width: 100, height: 100,
            child: FlutterLogo())),
        onTap: () {
          Navigator.of(context).push(MaterialPageRoute(builder: (_)=>Page2()));//点击后打开第二个页面
        },
      )
    );
  }
}

class Page2 extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return  Scaffold(
      body: Hero(
        tag: 'hero',//设置共享tag
        child: Container(
          width: 300, height: 300,
          child: FlutterLogo()
        ))
    );
  }
}

运行一下，可以看到，我们通过简单的两步，就可以实现元素跨页面飞行的复杂动画效果了！

图4 Hero动画

总结

好了，今天的分享就到这里。我们简单回顾一下今天的主要内容吧。

在Flutter中，动画的状态与渲染是分离的。我们通过Animation生成动画曲线，使用AnimationController控制动画时间、启动动画。而动画的渲染，则需要设置监听器获取动画进度后，重新触发组件用新的动画状态刷新后才能实现动画的更新。

为了简化这一步骤，Flutter提供了AnimatedWidget和AnimatedBuilder这两个组件，省去了状态监听和UI刷新的工作。而对于跨页面动画，Flutter提供了Hero组件，只要两个相同（相似）的组件有同样的tag，就能实现元素跨页面过渡的转场效果。

可以看到，Flutter对于动画的分层设计还是非常简单清晰的，但造成的副作用就是使用起来稍微麻烦一些。对于实际应用而言，由于动画过程涉及到页面的频繁刷新，因此我强烈建议你尽量使用AnimatedWidget或AnimatedBuilder来缩小受动画影响的组件范围，只重绘需要做动画的组件即可，要避免使用进度监听器直接刷新整个页面，让不需要做动画的组件也跟着一起销毁重建。

我把今天分享中所涉及的针对控件的普通动画，AnimatedBuilder和AnimatedWidget，以及针对页面的过渡动画Hero打包到了GitHub上，你可以把工程下载下来，多运行几次，体会这几种动画的具体使用方法。

思考题

最后，我给你留下两个小作业吧。

AnimatedBuilder(
  animation: animation,
  child:FlutterLogo(),
  builder: (context, child) => Container(
    width: animation.value,
    height: animation.value,
    child: child
  )
)
  1. 在AnimatedBuilder的例子中，child似乎被指定了两遍（第3行的child与第7行的child），你可以解释下这么做的原因吗？
  2. 如果我把第3行的child删掉，把Flutter Logo放到第7行，动画是否能正常执行？这会有什么问题吗？

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