Flutter - 动画Animation开发指南

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。

动画Animation开发指南

  • 在Flutter中有哪些类型的动画?
  • 如何使用动画库中的基础类给widget添加动画?
  • 如何为动画添加监听器?
  • 该什么时候使用AnimatedWidget与AnimatedBuilder?
  • 如何使用Hero动画?

在Flutter中有哪些类型的动画?

在Flutter中动画分为两类:基于tween或基于物理的。

  • 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。
  • 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。

如何使用动画库中的基础类给widget添加动画?

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;

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<double>
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<Color>Animation<Size>
  • 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;

CurvedAnimation

CurvedAnimation将动画过程定义为一个非线性曲线。

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

注: Curves 类定义了许多常用的曲线,也可以创建自己的,例如:

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class ShakeCurve extends Curve {
@override
double transform(double t) {
return math.sin(t * math.PI * 2);
}
}

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:

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

AnimationController派生自Animation<double>,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。

注意: 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。

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:

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

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<T>,而不是继承自Animation<T>。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。

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

Tween对象不存储任何状态。相反,它提供了evaluate(Animation<double> animation)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。

Tween.animate
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。

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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。
以下示例构建了一个控制器、一条曲线和一个Tween:

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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);

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:

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   import 'package:flutter/material.dart';

void main() => runApp(LogoApp());

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

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();
}
}

注意,在上述代码中要实现这个动画的关键一步是在addListener()的回调中添加setState的调用这样才能触发页面重新渲染,动画才能有效,另外也可以通过AnimatedWidget来实现,在下文中会讲到。

如何为动画添加监听器?

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addListeneraddStatusListener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;
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@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();
}

可对照学习为widget添加动画的例子;

用AnimatedWidget与AnimatedBuilder简化和重构我们对动画的使用

什么是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。

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// Demonstrate a simple animation with AnimatedWidget

import 'package:flutter/animation.dart';
import 'package:flutter/material.dart';

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();
}
}

void main() {
runApp(new LogoApp());
}

什么是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:

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import 'package:flutter/animation.dart';
import 'package:flutter/material.dart';

void main() => runApp(LogoApp());

// #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
}

如何使用Hero动画?
什么是Hero动画?

在 Flutter中可以用 Hero widget创建这个动画。当 hero 通过动画从源页面飞到目标页面时,目标页面逐渐淡入视野。通常, hero 是用户界面的一小部分,如图片,它通常在两个页面都有。从用户的角度来看, hero 在页面之间“飞翔”。接下来我们一起来学习如何创建Hero动画:
实现标准hero动画

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import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:flutter/scheduler.dart' show timeDilation;

class PhotoHero extends StatelessWidget {
const PhotoHero({ Key key, this.photo, this.onTap, this.width }) : super(key: key);

final String photo;
final VoidCallback onTap;
final double width;

Widget build(BuildContext context) {
return SizedBox(
width: width,
child: Hero(
tag: photo,
child: Material(
color: Colors.transparent,
child: InkWell(
onTap: onTap,
child: Image.network(
photo,
fit: BoxFit.contain,
),
),
),
),
);
}
}

class HeroAnimation extends StatelessWidget {
Widget build(BuildContext context) {
timeDilation = 10.0; // 1.0 means normal animation speed.

return Scaffold(
appBar: AppBar(
title: const Text('Basic Hero Animation'),
),
body: Center(
child: PhotoHero(
photo: 'https://raw.githubusercontent.com/flutter/website/master/examples/_animation/hero_animation/images/flippers-alpha.png',
width: 300.0,
onTap: () {
Navigator.of(context).push(MaterialPageRoute<void>(
builder: (BuildContext context) {
return Scaffold(
appBar: AppBar(
title: const Text('Flippers Page'),
),
body: Container(
// Set background to blue to emphasize that it's a new route.
color: Colors.lightBlueAccent,
padding: const EdgeInsets.all(16.0),
alignment: Alignment.topLeft,
child: PhotoHero(
photo: 'https://raw.githubusercontent.com/flutter/website/master/examples/_animation/hero_animation/images/flippers-alpha.png',
width: 100.0,
onTap: () {
Navigator.of(context).pop();
},
),
),
);
}
));
},
),
),
);
}
}

void main() {
runApp(MaterialApp(home: HeroAnimation()));
}

Hero的函数原型

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const Hero({
Key key,
@required this.tag,
this.createRectTween,
this.flightShuttleBuilder,
this.placeholderBuilder,
this.transitionOnUserGestures = false,
@required this.child,
}) : assert(tag != null),
assert(transitionOnUserGestures != null),
assert(child != null),
super(key: key);

  • tag:[必须]用于关联两个Hero动画的标识;
  • createRectTween:[可选]定义目标Hero的边界,在从起始位置到目的位置的“飞行”过程中该如何变化;
  • child:[必须]定义动画所呈现的widget;

实现径向hero动画

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import 'dart:math' as math;

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:flutter/scheduler.dart' show timeDilation;

class Photo extends StatelessWidget {
Photo({ Key key, this.photo, this.color, this.onTap }) : super(key: key);

final String photo;
final Color color;
final VoidCallback onTap;

Widget build(BuildContext context) {
return Material(
// Slightly opaque color appears where the image has transparency.
color: Theme.of(context).primaryColor.withOpacity(0.25),
child: InkWell(
onTap: onTap,
child: LayoutBuilder(
builder: (BuildContext context, BoxConstraints size) {
return Image.network(
photo,
fit: BoxFit.contain,
);
},
),
),
);
}
}

class RadialExpansion extends StatelessWidget {
RadialExpansion({
Key key,
this.maxRadius,
this.child,
}) : clipRectSize = 2.0 * (maxRadius / math.sqrt2),
super(key: key);

final double maxRadius;
final clipRectSize;
final Widget child;

@override
Widget build(BuildContext context) {
return ClipOval(
child: Center(
child: SizedBox(
width: clipRectSize,
height: clipRectSize,
child: ClipRect(
child: child,
),
),
),
);
}
}

class RadialExpansionDemo extends StatelessWidget {
static const double kMinRadius = 32.0;
static const double kMaxRadius = 128.0;
static const opacityCurve = const Interval(0.0, 0.75, curve: Curves.fastOutSlowIn);

static RectTween _createRectTween(Rect begin, Rect end) {
return MaterialRectCenterArcTween(begin: begin, end: end);
}

static Widget _buildPage(BuildContext context, String imageName, String description) {
return Container(
color: Theme.of(context).canvasColor,
child: Center(
child: Card(
elevation: 8.0,
child: Column(
mainAxisSize: MainAxisSize.min,
children: [
SizedBox(
width: kMaxRadius * 2.0,
height: kMaxRadius * 2.0,
child: Hero(
createRectTween: _createRectTween,
tag: imageName,
child: RadialExpansion(
maxRadius: kMaxRadius,
child: Photo(
photo: imageName,
onTap: () {
Navigator.of(context).pop();
},
),
),
),
),
Text(
description,
style: TextStyle(fontWeight: FontWeight.bold),
textScaleFactor: 3.0,
),
const SizedBox(height: 16.0),
],
),
),
),
);
}

Widget _buildHero(BuildContext context, String imageName, String description) {
return Container(
width: kMinRadius * 2.0,
height: kMinRadius * 2.0,
child: Hero(
createRectTween: _createRectTween,
tag: imageName,
child: RadialExpansion(
maxRadius: kMaxRadius,
child: Photo(
photo: imageName,
onTap: () {
Navigator.of(context).push(
PageRouteBuilder<void>(
pageBuilder: (BuildContext context, Animation<double> animation, Animation<double> secondaryAnimation) {
return AnimatedBuilder(
animation: animation,
builder: (BuildContext context, Widget child) {
return Opacity(
opacity: opacityCurve.transform(animation.value),
child: _buildPage(context, imageName, description),
);
}
);
},
),
);
},
),
),
),
);
}

@override
Widget build(BuildContext context) {
timeDilation = 5.0; // 1.0 is normal animation speed.

return Scaffold(
appBar: AppBar(
title: const Text('Radial Transition Demo'),
),
body: Container(
padding: const EdgeInsets.all(32.0),
alignment: FractionalOffset.bottomLeft,
child: Row(
mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.spaceBetween,
children: [
_buildHero(context, 'https://raw.githubusercontent.com/flutter/website/master/examples/_animation/radial_hero_animation/images/chair-alpha.png', 'Chair'),
_buildHero(context, 'https://raw.githubusercontent.com/flutter/website/master/examples/_animation/radial_hero_animation/images/binoculars-alpha.png', 'Binoculars'),
_buildHero(context, 'https://raw.githubusercontent.com/flutter/website/master/examples/_animation/radial_hero_animation/images/beachball-alpha.png', 'Beach ball'),
],
),
),
);
}
}

void main() {
runApp(MaterialApp(home: RadialExpansionDemo()));
}