补间动画：设置动画初始与结束状态，中间状态由系统计算并控制。Animation是抽象类，它的子类实现动画的具体行为和效果，动画帧的显示与视图关联。四种补间动画类型，平移，旋转，透明度，缩放。
动画示例
Animation mAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(getApplicationContext(), R.anim.tween_anim_sample);
mAnimation.setFillAfter(true);//动画结束后保留结束状态
mAnimation.setAnimationListener(new Animation.AnimationListener() {
@Override
public void onAnimationStart(Animation animation) {
}
@Override
public void onAnimationEnd(Animation animation) {
}
@Override
public void onAnimationRepeat(Animation animation) {
}
});
mTextView.startAnimation(mAnimation);
//xml定义，以缩放为例
<scale
android:duration="6000"
android:fromXScale="1.0"
android:fromYScale="1.0"
android:pivotX="50%"
android:pivotY="50%"//缩放的中心点，视图中点
android:toXScale="0.2"
android:toYScale="0.2" />
实现一个补间动画，过程很简单，两步就可以。首先创建一个动画对象，可以在xml中定义。然后，对将要进行动画的视图执行startAnimation方法，另外，可以设置动画监听。下面分析一下原理，动画从启动到结束，系统是如何控制的。
动画原理
每个视图都可以实现补间动画，在基类View中定义动画的启动方法。
public void startAnimation(Animation animation) {
animation.setStartTime(Animation.START_ON_FIRST_FRAME);//值-1
setAnimation(animation);//为View设置动画
invalidateParentCaches();
invalidate(true);//重绘
}
设置Animation内部mStartTime值，(值-1)，初始化mStarted和mEnd标志。视图内部mCurrentAnimation赋值，并触发动画#reset方法，动画初始化状态重置。
protected void invalidateParentCaches() {
if (mParent instanceof View) {
((View) mParent).mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
}
}
在视图中，找到它的父视图mParent，为父视图增加PFLAG_INVALIDATED标志位。在后面的invalidate方法时，父视图的Canvas将会重建。
invalidate方法，视图重绘，
//invalidateInternal方法代码。
if (invalidateCache) {
mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;
}
动画视图增加PFLAG_INVALIDATED标志。
当一个视图执行invalidate方法，硬件渲染时，并非整个树结构视图的Canvas全部重建。从根视图的updateDisplayListIfDirty方法开始，在树结构视图遍历，每个节点都会执行该方法。
//View的updateDisplayListIfDirty方法代码。
if (renderNode.isValid()&& !mRecreateDisplayList) {
mPrivateFlags |= PFLAG_DRAWN | PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;
dispatchGetDisplayList();//派发子视图
return renderNode; // no work needed
}
若视图Canvas不需要重建，触发dispatchGetDisplayList方法。
private void recreateChildDisplayList(View child) {
child.mRecreateDisplayList = (child.mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != 0;
child.mPrivateFlags &= ~PFLAG_INVALIDATED;
child.updateDisplayListIfDirty();
child.mRecreateDisplayList = false;
}
当动画视图的父视图执行到recreateChildDisplayList方法时，它曾设置过PFLAG_INVALIDATED标志，因此，动画启动后，动画视图与父视图重建Canvas，它的上层视图与动画视图的兄弟视图均不需要重建。第一帧动画重建Canvas，然后除去该标志，后续动画不需要重建。
在父视图的View#updateDisplayListIfDirty方法，Canvas重建，然后，父视图跳过绘制，它自己的onDraw方法不会触发，dispatchDraw方法分发绘制子视图，也就是动画视图。
...
if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == PFLAG_SKIP_DRAW) {
dispatchDraw(canvas);
...
} else {
draw(canvas);
}
ViewGroup#dispatchDraw方法绘制子视图，包括动画视图与其兄弟视图，触发重载的带三个参数的draw方法，该方法将处理动画事务。该方法是动画视图执行。
boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) {
...
final Animation a = getAnimation();
if (a != null) {//处理动画状态
more = applyLegacyAnimation(parent, drawingTime, a, scalingRequired);
concatMatrix = a.willChangeTransformationMatrix();
if (concatMatrix) {
mPrivateFlags3 |= PFLAG3_VIEW_IS_ANIMATING_TRANSFORM;
}
transformToApply = parent.getChildTransformation();
}
...
if (hardwareAcceleratedCanvas) {
mRecreateDisplayList = (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != 0;
mPrivateFlags &= ~PFLAG_INVALIDATED;//除去PFLAG_INVALIDATED标志
}
...
if (drawingWithRenderNode) {
renderNode = updateDisplayListIfDirty();
}
}
首先，判断该视图是否有动画对象，在动画状态下，处理视图上活动的动画，
触发View#applyLegacyAnimation方法。第一帧动画视图重建Canvas，执行onDraw方法，然后，将除去PFLAG_INVALIDATED标志，动画视图后续将不再Canvas重建。
private boolean applyLegacyAnimation(ViewGroup parent, long drawingTime,
Animation a, boolean scalingRequired) {
Transformation invalidationTransform;
final int flags = parent.mGroupFlags;
final boolean initialized = a.isInitialized();
if (!initialized) {
//Animation初始化
a.initialize(mRight - mLeft, mBottom - mTop, parent.getWidth(), parent.getHeight());
a.initializeInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop);
...
//mPrivateFlags加上PFLAG_ANIMATION_STARTED标志
onAnimationStart();
}
//父视图内部Transformation
final Transformation t = parent.getChildTransformation();
boolean more = a.getTransformation(drawingTime, t, 1f);
...
if (more) {//成功
if (!a.willChangeBounds()) {//动画不会改变View的边界，如Alpha动画
if ((flags & (ViewGroup.FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE |
ViewGroup.FLAG_ANIMATION_DONE)) ==
ViewGroup.FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE) {
parent.mGroupFlags |= ViewGroup.FLAG_INVALIDATE_REQUIRED;
} else if ((flags & ViewGroup.FLAG_INVALIDATE_REQUIRED) == 0) {
parent.mPrivateFlags |= PFLAG_DRAW_ANIMATION;
//不改变边界，绘制动画View的区域
parent.invalidate(mLeft, mTop, mRight, mBottom);
}
} else {//动画会改变View的边界，如Scale动画
if (parent.mInvalidateRegion == null) {
parent.mInvalidateRegion = new RectF();
}
//mInvalidateRegion改变区域
final RectF region = parent.mInvalidateRegion;
//该方法的目的就是改变mInvalidateRegion。
a.getInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, region,
invalidationTransform);
parent.mPrivateFlags |= PFLAG_DRAW_ANIMATION;
//region是动画过程中的改变区域
final int left = mLeft + (int) region.left;
final int top = mTop + (int) region.top;
parent.invalidate(left, top, left + (int) (region.width() + .5f),
top + (int) (region.height() + .5f));
}
}
return more;
}
Animation初始化，入参是动画视图宽高和父视图的宽高(貌似没用到)。
Animation#initializeInvalidateRegion方法将动画视图区域存储在内部的mPreviousRegion对象，动画视图增加PFLAG_ANIMATION_STARTED标志。
获取父视图内部mChildTransformation，将视图改变存储在Transformation的Matrix。
当动画未结束，会继续触发父视图#invalidate(区域)方法重绘。绘制区域包括两种情况，一种是动画未改变视图边界，如透明度动画，另一种是改变视图边界，如Scale动画，这两种情况绘制区域不同。但每一帧动画父视图都会Canvas重建。
willChangeBounds方法，判断边界是否改变，默认改变边界。例如，缩放动画ScaleAnimation会改变边界，透明度动画AlphaAnimation不会改变边界，需重写willChangeBounds方法。
若不改变视图边界，绘制区域是动画视图相对于父视图坐标系的边界坐标(mLeft, mTop, mRight, mBottom)。
若改变视图边界，子视图相对父视图的边界距离不会改变(mLeft/mTop)。子视图宽高不会改变(getHeight与getWidth获取)。
getInvalidateRegion方法，根据视图区域和Transformation变换获取当前需要改变的区域，在父视图中存储。改变的是mInvalidateRegion区域。
动画视图在父视图中绘制图。
动画绘制图.png
黄色区域是动画视图在父视图中的位置，当执行放大动画时，逐渐动画扩大成绿色区域(变化)，但mLeft和mTop的值不会改变，改变的是mInvalidateRegion区域，子视图相对父视图的边界mLeft/mTop(固定)加上mInvalidateRegion即绿色区域。从图中例子可以看出，放大动画的改变区域left与top都是负值，使得绿色区域相对父视图边界在变小，最终触发父视图#invalidate(绿色区域)绘制，实现动画。动画未结束会一直在绘制。
动画改变分析
public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation outTransformation) {
//若开始时间为-1，说明动画刚开始，设置开始事件为View绘制的当前时间
if (mStartTime == -1) {
mStartTime = currentTime;
}
final long startOffset = getStartOffset();
final long duration = mDuration;
float normalizedTime;
if (duration != 0) { //经历的时间占总耗时的比例
normalizedTime = ((float) (currentTime - (mStartTime + startOffset))) /(float) duration;
} else {
normalizedTime = currentTime < mStartTime ? 0.0f : 1.0f;
}
//比例大于等于1说明动画结束
final boolean expired = normalizedTime >= 1.0f;
mMore = !expired;
...
if ((normalizedTime >= 0.0f || mFillBefore) &&
(normalizedTime <= 1.0f || mFillAfter)) {
if (!mStarted) {
fireAnimationStart();
mStarted = true;
}
...
final float interpolatedTime = mInterpolator.getInterpolation(normalizedTime);
applyTransformation(interpolatedTime, outTransformation);
}
if (expired) {//动画结束，判断重复
if (mRepeatCount == mRepeated) {
} else {//重复动画
if (mRepeatCount > 0) {
mRepeated++;
}
...
}
}
...
return mMore;
}
首先，根据当前时间、开始时间和动画持续时间，计算动画已完成比例，判断动画完成，若比例>=1，说明动画执行已到达持续时间，expired失效，返回结束标志。
normalizedTime时间占比是动画从mStartTime(设置的开始时间)开始计算，已运行时间占总时间的比例。
其次，在动画运行过程中，触发applyTransformation方法，将视图变化写入Transformation内部Matrix，它是一个抽象方法，Animation的子类去实现不同类型动画。插值器Interpolator通过控制时间占比来计算动画运动的变化率。
最后，在动画开始和结束时，根据mStarted标志和重复标志，fireAnimationStart方法和fireAnimationEnd方法，调用动画AnimationListener监听器。若动画重复，自增mRepeated，mStartTime设值-1，重新计时。
下面以子类ScaleAnimation为例，分析实现动画改变的applyTransformation方法。
@Override
protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) {
float sx = 1.0f;
float sy = 1.0f;
//获取Scale因子，在Anmiation类中。
float scale = getScaleFactor();
if (mFromX != 1.0f || mToX != 1.0f) {
sx = mFromX + ((mToX - mFromX) * interpolatedTime);
}
if (mFromY != 1.0f || mToY != 1.0f) {
sy = mFromY + ((mToY - mFromY) * interpolatedTime);
}
if (mPivotX == 0 && mPivotY == 0) {
t.getMatrix().setScale(sx, sy);
} else {
t.getMatrix().setScale(sx, sy, scale * mPivotX, scale * mPivotY);
}
}
视图在x轴Scale的初始比例mFromX，目标比例mToX，当值是1.0f是正常视图。若mFromX和mToX有一个不是1.0f，说明动画正在进行，发生变化。
sx是当前x轴Scale比例值，(mToX-mFromX)是Scale变化差值，interpolatedTime是根据Interpolation计算动画运行进度占比，实现动画速度控制。根据interpolatedTime、开始值(mFromX)和结束值(mToX)，计算当前sx和sy。
Matrix#setScale方法，将sx和sy保存在底层Matrix。mPivotX与mPivotY是Scale的中心点，默认值是视图左上角坐标(0,0)，中心点不在左上角时，将mPivotX和mPivotY一起保存。
保存Transformation后，getTransformation方法将返回是否动画的标志，接下来继续回到applyLegacyAnimation方法，根据运行标志，计算刷新边界，刷新父视图。下面看一下getInvalidateRegion方法，计算改变的区域。
public void getInvalidateRegion(int left, int top, int right, int bottom,
RectF invalidate, Transformation transformation) {
final RectF tempRegion = mRegion;
final RectF previousRegion = mPreviousRegion;
//先设置为视图View区域(以View坐标)
invalidate.set(left, top, right, bottom);
//底层变换
transformation.getMatrix().mapRect(invalidate);
invalidate.inset(-1.0f, -1.0f);
//invalidate区域值设置成内部mRegion
tempRegion.set(invalidate);
//与上次变换的得到的区域合并
invalidate.union(previousRegion);
//存储变换后的区域
previousRegion.set(tempRegion);
final Transformation tempTransformation = mTransformation;
final Transformation previousTransformation = mPreviousTransformation;
tempTransformation.set(transformation);
transformation.set(previousTransformation);
//存储此次变换
previousTransformation.set(tempTransformation);
}
入参是动画视图区域，以视图自己坐标系为标准坐标值(0,0,width,height)， RectF区域invalidate在父视图保存，它是上一次动画视图帧的改变区域(变换+合并)，将它重新传入，计算这次动画帧的改变区域。
首先，将invalidate设置成动画视图区域(动画视图坐标系)，调用Matrix的JNI#native_mapRect(native_instance, dst, src)方法，底层mapRect方法的Matrix变换，将一个src区域(0,0,width,height)转换为一个新的dst目标区域。源区域src和目标区域都是invalidate。因此，转换后的区域保存在invalidate。根据动画运行时间，Matrix转换程度不同。
然后，变换后的目标区域invalidate与之前保存mPreviousRegion区域合并，mPreviousRegion默认初始化动画视图区域，此后，在动画过程中，专门存储每次变换后的区域。tempRegion缓存新dst目标区域，赋值给previousRegion，下一次变换后合并时使用。
最终，invalidate设置的值是以(0,0,width,height)区域进行变换，再+合并的改变区域。
改变区域的本质是动画视图在以自己为坐标系的坐标值(0,0,width,height)区域中，根据当前动画进度计算的Matrix，转换成一个新的坐标区域。
以Scale动画放大视图为例，若中心点是动画视图的中心(不是以左上角为中心)，则得到的目标区域left/top是负值。新dst目标区域(-5,-5,width+5,height+5)，这个是以动画视图自己坐标系的坐标值。
父视图绘制的区域，invalidate(区域)需要相对父视图的坐标系的坐标值，mLeft/mTop+新dst目标区域，即是动画当前的绘制区域(示意图绿色区域)。
总结
补间动画的核心本质是在一定的持续时间内，不断改变视图Matrix变换，并且不断刷新的过程。
补间动画基本流程图。在动画过程中，第一帧刷新父视图和动画视图，后面仅刷新父视图，刷新区域通过计算获取，invalidate(区域)，父视图每一帧都会Canvas重建。
在动画启动时，第一帧动画视图Canvas重建，后续动画帧，动画视图不会再Canvas重建。
动画视图的兄弟视图不会Canvas重建，不会触发onDraw方法。
补间动画基本流程图.jpg
任重而道远
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