Flutter学习笔记31-动画简介

在任何系统的UI框架中，动画实现的原理都是相同的：在一段时间内，快速地多次改变UI外观；由于人眼会产生视觉暂留，所以最终看到的就是一个“连续”的动画。我们将UI的一次改变称为一个动画帧，对应一次屏幕刷新，而决定动画流畅度的一个重要指标就是帧率FPS（Frame Per Second），即每秒的动画帧数。帧率越高则动画就会越流畅。一般情况下，对于人眼来说，动画帧率超过16FPS，就比较流畅了，超过32FPS就会非常的细腻平滑，而超过32FPS，人眼基本上就感受不到差别了。由于动画的每一帧都是要改变UI输出，所以在一个时间段内连续的改变UI输出是比较耗资源的，对设备的软硬件系统要求都较高，所以在UI系统中，动画的平均帧率是重要的性能指标，在Flutter中，理想情况下是可以实现60FPS的，这和原生应用能达到的帧率是基本是持平的。
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。Flutter中也对动画进行了抽象，主要是Animation、Curve、Controller、Tween这四个角色，它们一起配合来完成一个完整动画。

Animation

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)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，都可以通过Animation对象的value属性获取动画的当前状态值。

可以通过Animation来监听动画每一帧以及执行状态的变化，Animation有如下两个方法：

• 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。
• 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。
  当动画的状态发生变化时，会通知所有通过 addStatusListener 添加的监听器。通常情况下，动画会从dismissed状态开始，表示它处于变化区间的开始点。
  举例来说，从 0.0 到1.0的动画在dismissed状态时的值应该是 0.0。
  动画进行的下一状态可能是forward（比如从 0.0 到 1.0）或者reverse（比如从 1.0 到 0.0）最终，如果动画到达其区间的结束点（比如 1.0），则动画会变成completed状态。

abstract class Animation<T> extends Listenable implements ValueListenable<T> {
  const Animation();
  
  // 添加动画监听器
  @override
  void addListener(VoidCallback listener);
  
  // 移除动画监听器
  @override
  void removeListener(VoidCallback listener);
    
  // 添加动画状态监听器
  void addStatusListener(AnimationStatusListener listener);
    
  // 移除动画状态监听器
  void removeStatusListener(AnimationStatusListener listener);
    
  // 获取动画当前状态
  AnimationStatus get status;
    
  // 获取动画当前的值
  @override
  T get value;

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，通常把匀速动画称为线性的(Curves.linear)，而非匀速动画称为非线性的。
可以通过CurvedAnimation来指定动画的曲线，CurvedAnimation是Animation<double>类型，CurvedAnimation可以将AnimationController和Curve结合起来，生成一个新的Animation对象：

class CurvedAnimation extends Animation<double> with AnimationWithParentMixin<double> {
  CurvedAnimation({
    // 通常传入一个AnimationController
    @required this.parent,
    // Curve类型的对象
    @required this.curve,
    this.reverseCurve,
  });
}

Curve类是一个预置的枚举类，定义了许多常用的曲线，具体效果可查阅文档。也可以自定义Curve，定义一个正弦曲线：

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

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。 AnimationController的定义：

class AnimationController extends Animation<double>
  with AnimationEagerListenerMixin, AnimationLocalListenersMixin, AnimationLocalStatusListenersMixin {
  AnimationController({
    // 初始化值
    double value,
    // 动画执行的时间
    this.duration,
    // 反向动画执行的时间
    this.reverseDuration,
    // 最小值
    this.lowerBound = 0.0,
    // 最大值
    this.upperBound = 1.0,
    // 刷新率ticker的回调
    @required TickerProvider vsync,
  })
}

AnimationController派生自Animation<double>，因此可以在需要Animation对象的任何地方使用。 AnimationController具有控制动画的其他方法，例如forward()方法可以启动正向动画，reverse()可以启动反向动画。在动画开始执行后开始生成动画帧，屏幕每刷新一次就是一个动画帧，在动画的每一帧，会随着根据动画的曲线来生成当前的动画值（Animation.value），然后根据当前的动画值去构建UI，当所有动画帧依次触发时，动画值会依次改变，所以构建的UI也会依次变化，所以最终我们可以看到一个完成的动画。 另外在动画的每一帧，Animation对象会调用其帧监听器，等动画状态发生改变时（如动画结束）会调用状态改变监听器。duration表示动画执行的时长，通过它我们可以控制动画的速度。
ps： 在某些情况下，动画值可能会超出AnimationController的[0.0，1.0]的范围，这取决于具体的曲线。也就是说，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。

Ticker

当创建一个AnimationController时，需要传递一个vsync参数，它接收一个TickerProvider类型的对象，它的主要职责是创建Ticker，定义如下：

abstract class TickerProvider {
  // 通过一个回调创建一个Ticker
  Ticker createTicker(TickerCallback onTick);
}

Flutter应用在启动时都会绑定一个SchedulerBinding，通过SchedulerBinding可以给每一次屏幕刷新添加回调，而Ticker就是通过SchedulerBinding来添加屏幕刷新回调，这样一来，每次屏幕刷新都会调用TickerCallback。使用Ticker(而不是Timer)来驱动动画会防止屏幕外动画（动画的UI不在当前屏幕时，如锁屏时）消耗不必要的资源，因为Flutter中屏幕刷新时会通知到绑定的SchedulerBinding，而Ticker是受SchedulerBinding驱动的，由于锁屏后屏幕会停止刷新，所以Ticker就不会再触发。
通常会将SingleTickerProviderStateMixin添加到State的定义中，然后将State对象作为vsync的值。

Tween

默认情况下，AnimationController动画生成的值所在区间是0.0到1.0
如果希望使用这个以外的值，或者其他的数据类型，就需要使用Tween。
Tween的定义：

class Tween<T extends dynamic> extends Animatable<T> {
  Tween({ this.begin, this.end });
}

Tween构造函数需要begin和end两个参数。Tween的唯一职责就是定义从输入范围到输出范围的映射。
Tween继承自Animatable<T>，而不是继承自Animation<T>，Animatable中主要定义动画值的映射规则。
下面是ColorTween将动画输入范围映射为两种颜色值之间过渡输出的例子：

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

Tween对象不存储任何状态，它提供了evaluate(Animation<double> animation)方法，它可以获取动画当前映射值。 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，需要调用其animate()方法，然后传入一个控制器对象。代码示例：

final AnimationController controller = AnimationController(
    duration: const Duration(milliseconds: 500), vsync: this);
Animation<int> alpha = IntTween(begin: 0, end: 255).animate(controller);

animate()返回的是一个Animation，而不是一个Animatable。

以下代码示例构建了一个控制器、一条曲线和一个Tween：

final AnimationController controller =  AnimationController(
    duration: const Duration(milliseconds: 500), vsync: this);
final Animation curve =  
CurvedAnimation(parent: controller, curve: Curves.easeOut);
Animation<int> alpha = IntTween(begin: 0, end: 255).animate(curve);