如何使用Flutter实现58同城中的加载动画详解

前言

在应用中执行耗时操作时，为了避免界面长时间等待造成假死的现象，往往会添加一个加载中的动画来提醒用户，在58同城中也不例外，而且我们并没有使用系统默认的加载动画，而是制作了一个具有58特色的加载动画。

在本篇文章中，给大家分享下笔者使用Flutter实现58同城中加载动画的过程。先看一下加载动画的效果：

动画效果乍看比较复杂，难以看出端倪，其实我们可以先调慢动画的速度，这样能够比较清晰地分析出动画的流程。

动画的流程

动画由两个圆弧的动效组成，两个圆弧的起始点角度和扫过的弧度随着时间规律变化。仔细观察会发现，两个圆弧的动效其实是一样的，只不过起始位置是不一样的。我们先看下外部大圆弧的运动规律。

大圆弧从x轴正方向开始运动，按照动画的运动规律，可以将动画分为三个阶段：

第一阶段：圆弧起点的在x轴正方向，终点的角度x轴正方向开始向下逐渐增大，直到终点到达y轴负方向位置，最终圆弧扫过的角度为180度。

第二阶段：圆弧扫过的角度保持在180度，起点和终点一起顺时针旋转，直到旋转180度后终点到达x轴正方向。

第三阶段：圆弧的终点保持在x轴正方向，起点顺时针旋转，直到起点也到达x轴正方向，此时完成一个完整的动画。接下来继续重复动画的第一阶段，组成一个连贯的动画。

分析完动画的流程，思路就很清晰了，我们按照动画流程把动画拆分成三部分，通过对圆弧的起点、终点和扫过角度的变换，组合成一个完整的动画，然后不断地重复，最后就变成了一个加载中的动画效果。

接下来开始写代码实现。

由于动画是由一个圆弧不断变化组成的，如果使用Android，我们很自然的想到可以使用Canvas来进行圆弧的绘制，然后根据时间的变化不停地重新绘制圆弧，从而实现动画效果。那么在Flutter中是否也存在Canvas呢，答案是肯定的，Flutter和Android一样，也存在Canvas。

Flutter中的Canvas

Flutter中使用 CustomPainter 类在Canvas上进行绘制，该类包含一个 paint() 方法，该方法提供了一个Canvas对象，可以用来绘制各种图形。

 abstract class CustomPainter extends Listenable {

 void paint(Canvas canvas, Size size);

 }

不过在Flutter中一切皆是Widget，而承载Canvas功能的Widget是 CustomPaint 类。 CustomPaint 包含一个painter属性，用来指定进行绘制的 CustomPainter，源码如下：

 class CustomPaint extends SingleChildRenderObjectWidget {

 const CustomPaint({

 Key key,

 this.painter,

 });

 final CustomPainter painter;

 }

Flutter中的Canvas和Android类似，提供了一系列的API用来绘制点、线、圆形、正方形等，而且API很类似，对比一下Flutter与Android中Canvas的常见API（具体的参数列表请参考文档和源码，篇幅有限不再一一列出）：

要绘制动画中的圆弧，应该使用 drawArc() 方法来实现，这里需要注意的是drawArc()方法的参数：startAngle和sweepAngle的单位是弧度（180度等于π弧度）。

具体来看一下 Canvas.drawArc() 方法的参数列表：

 /// rect: 圆弧四周范围所形成的矩形，在本篇中圆弧为圆形，可以使用Rect.fromCircle()确定圆弧的范围

 /// startAngle: 圆弧起始点的角度，x轴正方向为0度，按顺时针递增，y轴负方向为90度，以此类推

 /// sweepAngle: 圆弧扫过的角度，即圆弧终点所在的角度为startAngle + sweepAngle

 /// useCenter: 如果为true，圆弧两端会与圆心相连，形成一个扇形，本篇中应为false

 /// paint: 画笔，下文中会进行简单介绍

 void drawArc(Rect rect, double startAngle, double sweepAngle, bool useCenter, Paint paint)

在Canvas的一系列方法中会发现一个熟悉的名称：Paint，与Android类似，Flutter中的Paint类也是用来描述画笔的。

Paint类

Paint类位于 dart.ui 库中，Paint类保存了画笔的颜色、粗细、是否抗锯齿、着色器等属性。

下面简单的介绍下几个常用的属性：

 Paint paint = Paint()

 ..color = Color(0xFFFF552E)

 ..strokeWidth = 2.0

 ..style = PaintingStyle.stroke

 ..isAntiAlias = true

 ..shader = LinearGradient(colors: []).createShader(rect)

 ..strokeCap = StrokeCap.round

 ..strokeJoin = StrokeJoin.bevel;

属性说明：

• color：Color类型，设置画笔的颜色。
• strokeWidth：double类型，设置画笔的粗细。
• style：PaintingStyle枚举类型，设置画笔的样式， PaintingStyle.stroke 为描边， PaintingStyle.fill 为填充。
• isAntiAlias：bool类型，设置是否抗锯齿，true为开启抗锯齿。
• shader：Shader类型，着色器，一般用来绘制渐变效果，可以使用 LinearGradient、 RadialGradient、 SweepGradient 等。
• strokeCap：StrokeCap枚举类型，设置线条两端点的样式， StrokeCap.butt 为无（默认值）， StrokeCap.round 为圆形， StrokeCap.square 为方形。
• strokeJoin：StrokeJoin枚举类型，设置线条交汇处的样式， StrokeJoin.miter 为锐角， StrokeJoin.round 为圆弧， StrokeJoin.bevel 为斜角，可以参考下图方便理解：

熟悉了Canvas和Paint的使用之后，就能够绘制出加载动画的圆弧了。当然，只是绘制出圆弧并没有什么用，主要是怎么让圆弧动起来。

Flutter中的动画

想要让圆弧动起来，我们需要使用到Flutter的动画。下面先来介绍下Flutter中动画的实现。

Flutter中的动画相关的类主要有以下几个：

 Animation：动画的核心类，是一个抽象类。用来生成动画执行过程中的插值，输出的结果可以是线性或曲线的，Animation对象与UI渲染没有任何关系。

 abstract class Animation<T> extends Listenable implements ValueListenable<T> {

  /// 添加动画状态的监听

  void addStatusListener(AnimationStatusListener listener);

  /// 移除动画状态的监听

  void removeStatusListener(AnimationStatusListener listener);

  /// 获取当前动画的状态

  AnimationStatus get status;

  /// 获取当前动画的插值，执行动画时需要根据该值进行UI绘制等

  T get value;

 }

AnimationController：动画的管理类，继承自 Animation<double>。默认情况下在给定的时间范围内线性生成从0.0到1.0的值。

AnimationController对象需要传递一个vsync参数，它接收一个TickerProvider类型的对象，主要职责是创建Ticker。Flutter应用在启动时会绑定一个SchedulerBinding，可以给每一次屏幕刷新添加回调，Ticker就是通过SchedulerBinding来添加屏幕刷新的回调，当屏幕刷新时，会通知到绑定的Ticker回调。假如动画的UI不在当前屏幕，比如锁屏时，锁屏后屏幕停止刷新，不会通知SchedulerBinding，Ticker也就不会触发，这样就能够防止屏幕外的动画消耗不必要的资源。

 class AnimationController extends Animation<double>

  with AnimationEagerListenerMixin, AnimationLocalListenersMixin, AnimationLocalStatusListenersMixin {

  /// value：动画的初始值，默认是lowerBound

  /// duration：动画执行的时长

  /// lowerBound：动画的最小值，默认值为0.0

  /// upperBound：动画的最大值，默认值为1.0

  /// vsync：可以通过 `with SingleTickerProviderStateMixin` 传入StatefulWidget对象

  AnimationController({

  double value,

  this.duration,

  this.lowerBound = 0.0,

  this.upperBound = 1.0,

  @required TickerProvider vsync,

  }) {

  _ticker = vsync.createTicker(_tick);

  }

  Ticker _ticker;

  /// Ticker的回调，每次屏幕刷新都会回调

  void _tick(Duration elapsed) {

  notifyListeners();

  }

  /// 开始播放动画

  TickerFuture forward({ double from })

  /// 反向播放动画

  TickerFuture reverse({ double from })

  /// 设置动画重复执行

  TickerFuture repeat({ double min, double max, bool reverse = false, Duration period })

  /// 释放动画资源

  void dispose()

 }

CurvedAnimation：非线性动画类，继承自 Animation<double>。CurvedAnimation可以使用curve属性指定曲线函数Curve，类似Android动画的插值器，Flutter中已经实现了许多常用的曲线，在Curves类中可以找到，比如Curves.linear、Curves.decelerate、Curves.ease。也可以继承Curve类重写 transform() 方法来实现自定义的曲线函数。

 class CurvedAnimation extends Animation<double>

  with AnimationWithParentMixin<double> {

  /// parent：指定AnimationController对象

  /// curve：指定动画的曲线函数

  CurvedAnimation({

  @required this.parent,

  @required this.curve,

  })

 }

 abstract class Curve {

  /// 计算动画执行中`t`点的插值，可以自定义曲线函数

  double transform(double t)

 }

Tween：补间值的生成类，继承自 Animatable<T>。

由于AnimationController的值范围默认为0.0到1.0，如果需要不同的范围或数据类型，可以使用Tween指定动画值的范围。Tween不仅能返回double类型的值，还有IntTween、ColorTween、SizeTween等各种返回不同数据类型的子类。
    使用Tween对象需要调用 animate() 方法，传入AnimationController对象，该方法会返回一个Animation，这样就可以获取到动画的插值了。

 class Tween<T extends dynamic> extends Animatable<T> {

  /// begin：动画的起始值

  /// end：动画的结束值

  Tween({ this.begin, this.end });

  /// 可以把double类型的动画插值转换成任何类型的值

  T transform(double t)

  /// parent：传入AnimationController对象

  /// 返回Animation对象，使用Animation.value获取动画当前的插值

  Animation<T> animate(Animation<double> parent)

 }

AnimatedBuilder：用于构建动画的Widget，将动画和要执行动画的Widget关联起来，继承关系为AnimatedBuilder → AnimatedWidget → StatefulWidget。

 class AnimatedBuilder extends AnimatedWidget {

  const AnimatedBuilder({

  @required Listenable animation,

  @required this.builder,

  });

  /// typedef TransitionBuilder = Widget Function(BuildContext context, Widget child);

  /// builder是一个函数，返回Widget对象

  final TransitionBuilder builder;

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

  return builder(context, child);

  }

 }

 abstract class AnimatedWidget extends StatefulWidget {

  const AnimatedWidget({

  @required this.listenable,

  });

  @protected

  Widget build(BuildContext context);

  @override

  _AnimatedState createState() => _AnimatedState();

 }

 class _AnimatedState extends State<AnimatedWidget> {

  @override

  void initState() {

  super.initState();

  widget.listenable.addListener(_handleChange);

  }

  @override

  void dispose() {

  widget.listenable.removeListener(_handleChange);

  super.dispose();

  }

  void _handleChange() {

  setState(() { });

  }

  @override

  Widget build(BuildContext context) => widget.build(context);

 }

分析上面列出的源码，AnimatedWidget是一个StatefulWidget。当AnimatedWidget关联的_AnimatedState初始化时，会注册动画的监听函数_handleChange，_handleChange监听函数中又调用了setState()方法，即动画插值每次改变时都会调用build()方法。_AnimatedState.build()方法中又调用了AnimatedWidget.build()方法，在AnimatedBuilder中实现了AnimatedWidget.build()方法：调用属性builder生成Widget，最终实现了动画与Widget的绑定。

加载动画的实现

了解了Flutter的动画后，再结合之前对加载动画流程的分析，加载动画可分成三个阶段，我们可以依赖Tween类，指定值的范围从0.0到3.0变化，当然也可以只使用AnimationController，指定lowerBound和upperBound的值分别为0.0和3.0。这里之所以不使用CurvedAnimation，是因为加载动画的圆弧是线性变化的，不存在加速减速，没有必要使用。

大圆弧能够实现了，我们再来看内部的小圆弧，仔细观察会发现小圆弧的变化规律与大圆弧完全一致，只不过小圆弧的起始位置在x轴负方向，与大圆弧正好相差180度，也就是π弧度。在绘制大圆弧的同时，可以很轻松的计算出小圆弧的起点的角度（即大圆弧起点的角度+π弧度）。

至此整个动画的实现思路就清晰了：

1. 自定义加载动画的Widget，继承自CustomPaint类。
2. 使用AnimationController、Tween创建动画，动画的值范围从0.0到3.0线性变化，并且设置动画重复执行。动画插值每递增1.0代表动画执行的一个阶段。
3. 继承CustomPainter类，实现paint()方法绘制圆弧。根据动画的插值判断当前属于动画的哪个阶段，再计算出圆弧的起点、扫过的角度，绘制出两个圆弧。

下面是实现加载动画的关键代码：

 import 'dart:math';

 import 'package:flutter/material.dart';

 class WubaLoadingWidget extends StatefulWidget {

  @override

  _WubaLoadingWidgetState createState() => _WubaLoadingWidgetState();

 }

 class _WubaLoadingWidgetState extends State<WubaLoadingWidget>

  with SingleTickerProviderStateMixin {

  AnimationController _animationController;

  Animation<double> _animation;

  @override

  void initState() {

  super.initState();

  _animationController = new AnimationController(

   // 可以指定lowerBound、upperBound，使用AnimationController对象

   // lowerBound: 0.0,

   // upperBound: 3.0,

   vsync: this,

   duration: const Duration(milliseconds: 1500),

  );

  _animation = Tween(begin: 0.0, end: 3.0)

   .animate(_animationController);

  _animationController.forward(); // 执行动画

  _animationController.repeat(); // 设置动画循环执行

  }

  @override

  void dispose() {

  // 调用dispose()方法释放动画资源

  _animationController.dispose();

  super.dispose();

  }

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

  return AnimatedBuilder(

   animation: _animationController,

   builder: (BuildContext context, Widget child) {

   return Container(

    child: CustomPaint(

    painter: _LoadingPaint(

     value: _animation.value,

    ),

    ),

   );

   },

  );

  }

 }

 class _LoadingPaint extends CustomPainter {

  final double value;

  final Paint _outerPaint; // 大圆弧的Paint

  final Paint _innerPaint; // 小圆弧的Paint

  _LoadingPaint({

  this.value,

  });

  @override

  void paint(Canvas canvas, Size size) {

  double startAngle = 0;

  double sweepAngle = 0;

  // 动画的第一阶段：圆弧起点为0度，终点的角度递增

  if (value <= 1.0) {

   startAngle = 0;

   sweepAngle = value * pi;

  }

  // 动画的第二阶段：圆弧扫过的弧度为π弧度（180度），起点、终点一起顺时针旋转，一共旋转π弧度

  else if (value <= 2.0) {

   startAngle = (value - 1) * pi;

   sweepAngle = pi;

  }

  // 动画的第三阶段：圆弧的终点不变，起点从x轴负方向开始顺时针旋转，直到起点也到达x轴正方向

  else {

   startAngle = pi + (value - 2) * pi;

   sweepAngle = (3 - value) * pi;

  }

  // 绘制外圈的大圆弧

  canvas.drawArc(outerRect, startAngle, sweepAngle, false, _outerPaint);

  // 绘制内圈的小圆弧

  canvas.drawArc(innerRect, startAngle + pi, sweepAngle, false, _innerPaint);

  }

  @override

  bool shouldRepaint(CustomPainter oldDelegate) {

  return true;

  }

 }

总结

Flutter的Canvas、Paint与Android的API非常类似，基本的思路也一致，对于Android同学比较容易掌握。

Flutter中动画的实现相较于Android逻辑更加清晰简单，方便易用。AnimatedBuilder类巧妙的将UI与动画整合在一起，把UI和动画职责分离，这种思路值得学习。Flutter中的动画还有路由过渡动画、Hero动画、切换动画组件AnimatedSwitcher等，有需要的同学可以查找相关资料。

如果大家需要定制一些个性化的加载动画，推荐一个GitHub的开源项目：flutter_spinkit，这个插件提供了很多种常用的加载动画效果。

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