详解Android如何实现自定义的动画曲线

目录

• 前言
• Curve 类定义
• 实例解析
• 正弦动画曲线
• 总结

前言

最近在写动画相关的篇章，经常会用到 Curve 这个动画曲线类，那这个类到底怎么实现的？如果想自己来一个自定义的动画曲线该怎么弄？本篇我们就来一探究竟。

曲线

Curve 类定义

查看源码， Curve 类定义如下：

abstract class Curve extends ParametricCurve<double> {
  const Curve();

  @override
  double transform(double t) {
    if (t == 0.0 || t == 1.0) {
      return t;
    }
    return super.transform(t);
  }
  
  Curve get flipped => FlippedCurve(this);
}

看上去好像没定义什么， 实际这里只是做了两个处理，一个是明确的数据类型为 double，另一个是对 transform 做了重载，也只是对参数 t 做了特殊处理，保证参数 t 的范围在0-1之间，且起点值0.0和终点值1.0不被转换函数转换。主要定义在上一层的ParametricCurve。文档是建议子类重载transformInternal方法，那我们就继续往上看ParametricCurve这个类的实现，代码如下：

abstract class ParametricCurve<T> {
  const ParametricCurve();

  T transform(double t) {
    assert(t != null);
    assert(t >= 0.0 && t <= 1.0, 'parametric value $t is outside of [0, 1] range.');
    return transformInternal(t);
  }

  @protected
  T transformInternal(double t) {
    throw UnimplementedError();
  }

  @override
  String toString() => objectRuntimeType(this, 'ParametricCurve');
}

可以看到，实际上 transform 方法除了做参数合法性验证以外，其实就是调用了transformInternal方法，因此子类必须要实现该方法，否则会抛出UnimplementedError异常。

实例解析

上面的源码可以看到，关键在于参数 t。这个参数 t 代表什么呢？注释里说的是：

Returns the value of the curve at point t. — 返回 t 点的曲线对应的值。

因此 t 可以认为是曲线的横坐标，而为了保证曲线的一致性，做了归一化处理，也就是t的取值都是在0-1之间。这么说可能有点抽象，我们来看2个例子来对比就明白了，先看最简单 Curves.linear 的实现。

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

  @override
  double transformInternal(double t) => t;
}

超级简单吧，直接返回 t，其实对应我们的数学的函数就是：

y = f(t) = t

对应的曲线就是一条斜线。也就是说在设定的动画时间内，会完成从0-1的线性转变，也就是变化是均匀的。线性这个很好理解，我们再来看一个减速曲线decelerate的实现。

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

  @override
  double transformInternal(double t) {
    t = 1.0 - t;
    return 1.0 - t * t;
  }
}

我们先看一下_DecelerateCurve 的计算表达式是什么。

回忆一下我们高中物理学的匀减速运动，加速度为负（即减速）的距离计算公式：

上面的减速曲线其实就可以看做是初始速度是2，加速度也是2的减速运动。为什么要是2这个值呢，这是因为 t 的取值范围是0-1，这样计算完的结果的取值范围还是0-1。你肯定会问，为什么要保证曲线的计算结果要是0-1？我们来假设计算结果不为0-1会发生什么情况，比如我们要在屏幕上移动一个组件为60像素。假设动画曲线初始值不为0。那就意味着一开始的移动距离是跳变的。同样的，如果结束值不为1.0，意味着在最后一个点的距离值不是60.0，那么就意味着结束时需要从最后一个点跳到最终的60像素的位置（动画需要保证最终的移动距离是60像素）这样意味着动画会出现跳变的效果，绘制曲线的话会是下面的样子（绿色是正常的，红线是异常的）。这样的动画体验是很糟糕的！因此，这是一个关键点，如果你的自定义曲线的 transformInternal 方法的返回值范围不是0-1，就意味着动画会出现跳变，导致动画缺帧的感觉。

image.png

有了这个基础，我们就可以解释动画曲线的基本机制了，实际上就是在给定的动画时间（Duration）范围内，完成组件的初始状态到结束状态的转变，这个转变是沿着设定的 Curve 类完成的，而其横坐标是0-1.0，曲线的初始值和结束值分别是0和1.0，而至于中间值是可以低于0或超过1的。我们可以想像是我们沿着设定的曲线运动，最终无论如何都会达到设定的目的地，而至于怎么走，拐多少道弯，速度怎么变化都是曲线控制的。但是，如果你的曲线初始值不为0或结束值不为1，就像是跳悬崖的那种感觉！

正弦动画曲线

我们来一个正弦曲线的动画验证一下上面的说法。

class SineCurve extends Curve {
  final int count;
  const SineCurve({this.count = 1}) : assert(count > 0);

  @override
  double transformInternal(double t) {
    return sin(2 * count* pi * t);
  }
}

count 参数用于控制周期，即达到目的地之前可以多来几个来回。这里我们发现，初始值是0，但是一个周期（2π）结束值也是0，这样在动画结束前会出现跳变的结果。来看一下示例代码，这个示例是让圆形向下移动60像素。

AnimatedContainer(
  decoration: BoxDecoration(
    color: Colors.blue,
    borderRadius: BorderRadius.circular(30.0),
  ),
  transform: Matrix4.identity()..translate(0.0, up ? 60.0 : 0.0, 0.0),
  duration: Duration(milliseconds: 3000),
  curve: SineCurve(count: 1),
  child: ClipOval(
    child: Container(
      width: 60.0,
      height: 60.0,
      color: Colors.blue,
    ),
  ),
)

运行效果如下，注意看最后一帧从0的位置直接跳到了60的位置。

跳动动画

这个怎么调呢，我们来看一下正弦曲线的样子。

正弦曲线

如果我们要满足0-1范围的要求，那么要往后再移动90度才能够达到。但是，这样还有个问题，这样破坏了周期性，比如设置 count=2的时候结果又不对了。我们来看一下规律，实际上只有第一个周期需要多移动90度（图中箭头指向的点），后面的都是按360度（即2π）为周期了。也就是角度其实是按2.5π，4.5π，6.5π……规律来的，对应的角度公式其实就是：

所以调整后的正弦曲线代码为：

class SineCurve extends Curve {
  final int count;
  const SineCurve({this.count = 1}) : assert(count > 0);

  @override
  double transformInternal(double t) {
    // 需要补偿pi/2个角度，使得起始值是0.终止值是1，避免出现最后突然回到0
    return sin(2 * (count + 0.25) * pi * t);
  }
}

再看调整后的效果，是不是丝滑般地过渡了？

总结

本篇介绍了 Flutter 动画曲线类的原理和控制动画的机制，实际上 Curve 类就是在指定的时间内，沿曲线完成从起点到终点的过渡。但是为了保证动画平滑过渡，应该保证自定义曲线的transformInternal方法返回值的起始值和结束值分别是0和1。

到此这篇关于详解Android如何实现自定义的动画曲线的文章就介绍到这了,更多相关Android动画曲线内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！