Android 属性动画 源码解析 深入了解其内部实现

转载请标明出处：/article/1580279.html，本文出自：【张鸿洋的博客】

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1、概述

Android中想做很炫酷的动画效果，相信在很多时候你都可以选择使用属性动画，关于属性动画如何使用，我们已经很详细的写过两篇博客讲解。如果你还不了解，请参考：

Android 属性动画（Property Animation） 完全解析 （上）

Android 属性动画（Property Animation） 完全解析 （下）

本篇博客将分析属性动画的实现源码，带你深入的了解Android属性动画的内部实现机制。如果你经常用属性动画，但又一直没有去查看其源码实现，没关系，请往下看。

2、分析前的猜想

在源码分析之前，我们需要有一个明确的思路，例如：源码的入口的选择、甚至对其实现进行简单的猜测，源码分析相当于一个验证的过程，带着一个目标去看源码，这样的话，分析和理解起来更为方便。

对于实现属性动画，最常用的类就是ObjectAnimator了，只需要简单的设置目标view，属性，以及目标值等必要属性，调用一下start();我们的动画就完成了。

类似如下代码：

ObjectAnimator
.ofInt(target,propName,values[])
.setInterpolator(LinearInterpolator)
.setEvaluator(IntEvaluator)
.setDuration(500)
.start();

上述代码很好理解吧，设置动画作用的view，作用的属性，动画开始、结束、以及中间的任意个属性值；

然后是设置插值器，当然了插值器这个词比较难理解，我要是说例如：AccelerateInterpolator、LinearInterpolator

然后设置估值算法，这个看名字挺高端，其实内部实现尤其简单： return (int)(startInt + fraction * (endValue - startInt)); 开始值，加上当前的属性改变的百分比*（结束-开始）

当然了，这个百分比是fraction ，其实就是上面的插值器算出来的。比如线性插值器：fraction 值就是currentTime - mStartTime) / mDuration，动画的运行时间/总设置时间。

然后是设置动画事件，

最后start()。

好了，现在我想问个问题，根据上面这些参数，如果我要你设计个属性动画框架，你怎么做？

这个嘛，好整，拿到上述参数之后，start()中，开启一个定时器，去执行一个任务；在任务内部，根据Interpolator计算出来的fraction，交给Evaluator，得到属性当前应该设置的值，然后反射设置tagert的指定属性，ok，奏事这么简单。嗯，大体上应该就是这样，当然了，源码的实现肯定复杂很多，但是万变不离其宗，所以接下来的源码阅读，就是去验证我们的这个答案。

3、源码分析

好了，猜想完了，我们就得进入验证阶段了~~

那么，我们源码的入口就是上述代码了，不过貌似上述代码调用了好几个方法，but，我觉得start之前的代码，无法是初始化实例，设置一些成员变量。

首先我们看ofInt，这里为了简单，我们的ofInt中的values参数，默认就一个，类似 .ofInt(view, "translationX", 300) ；

1、ofInt

public static ObjectAnimator ofInt(Object target, String propertyName, int... values) {
ObjectAnimator anim = new ObjectAnimator(target, propertyName);
anim.setIntValues(values);
return anim;
}

首先调用ObjectAnimator的构造方法传入了一个target和propName，估计就是创建对象，然后旧路下target和propName，简单看下

private ObjectAnimator(Object target, String propertyName) {
mTarget = target;
setPropertyName(propertyName);
}
public void setPropertyName(String propertyName) {
//...
mPropertyName = propertyName;
mInitialized = false;
}

记录完成target,propName以后，调用setIntValues

@Override
public void setIntValues(int... values) {
setValues(PropertyValuesHolder.ofInt(mPropertyName, values));
}

可以看到，把我们的propName，和values传入到了一个PropertyValuesHolder的ofInt方法中，去构造一个PropertyValuesHolder对象，这个对象是干什么的呢？

从字面上看，是保存view在动画期间的属性和值，记住是动画期间的。继续往下看：

public static PropertyValuesHolder ofInt(String propertyName, int... values) {
return new IntPropertyValuesHolder(propertyName, values);
}
public IntPropertyValuesHolder(String propertyName, int... values) {
mPropertyName = propertyName;
setIntValues(values);
}
@Override
public void setIntValues(int... values) {
mValueType = int.class;
mKeyframeSet = KeyframeSet.ofInt(values);
mIntKeyframeSet = (IntKeyframeSet) mKeyframeSet;
}

可以看到在IntPropertyValuesHolder内部存储了我们的propertyName;，然后又调用了setIntValues，存储了我们的mValueType ，此外还存了一个mIntKeyframeSet。

这里又出现一个新名词，叫做mKeyframeSet，这个是由 KeyframeSet.ofInt(values);得到的。

那么这个KeyframeSet是什么呢？单纯的理解是，Keyframe的集合，而Keyframe叫做关键帧，为一个动画保存time/value（时间与值）对。

那么我们去看看它是如何通过KeyframeSet.ofInt(values);去构造与保存的：

public static KeyframeSet ofInt(int... values) {
int numKeyframes = values.length;
IntKeyframe keyframes[] = new IntKeyframe[Math.max(numKeyframes,2)];
if (numKeyframes == 1) {
keyframes[0] = (IntKeyframe) Keyframe.ofInt(0f);
keyframes[1] = (IntKeyframe) Keyframe.ofInt(1f, values[0]);
} else {
//...
}
return new IntKeyframeSet(keyframes);
}
public IntKeyframeSet(IntKeyframe... keyframes) {
mNumKeyframes = keyframes.length;
mKeyframes = new ArrayList<Keyframe>();
mKeyframes.addAll(Arrays.asList(keyframes));
mFirstKeyframe = mKeyframes.get(0);
mLastKeyframe = mKeyframes.get(mNumKeyframes - 1);
mInterpolator = mLastKeyframe.getInterpolator();
}

这里代码跳跃比较大，部分代码我来解释：

根据我们的values的长度，构造了keyframes数组，然后分别通过Keyframe的ofInt方法，去构造keyframe对象，其实在内部：

IntKeyframe(float fraction, int value) {
mFraction = fraction;
mValue = value;
mValueType = int.class;
mHasValue = true;
}

IntKeyframe(float fraction) {
mFraction = fraction;
mValueType = int.class;
}

就简单存了一下fraction，和value；当然了，我们这里values只有一个值，所以构造了两个Keyframe。

拿到初始化完成的keyframes数组以后，将其传入了KeyframeSet的构造方法，初始化了KeyframeSet内部的一些成员变量。

public IntKeyframeSet(IntKeyframe... keyframes) {
mNumKeyframes = keyframes.length;
mKeyframes = new ArrayList<Keyframe>();
mKeyframes.addAll(Arrays.asList(keyframes));
mFirstKeyframe = mKeyframes.get(0);
mLastKeyframe = mKeyframes.get(mNumKeyframes - 1);
mInterpolator = mLastKeyframe.getInterpolator();
}

存了有多少关键帧，开始帧，结束帧，以及插值器。

到此，我们的(PropertyValuesHolder.ofInt在彻底返回，可以看到这个过程中，我们成功的为PropertyValuesHolder对象赋值了propName,valueType,keyframeSet .

keyframeset中存了Keyframe集合，keyframe中存储了（fraction , valuetype , value , hasValue）。

最后，叫 PropertyValuesHolder 交给我们的 ObjectAnimator的setValues方法。

public void setValues(PropertyValuesHolder... values) {
int numValues = values.length;
mValues = values;
mValuesMap = new HashMap<String, PropertyValuesHolder>(numValues);
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
PropertyValuesHolder valuesHolder = values[i];
mValuesMap.put(valuesHolder.getPropertyName(), valuesHolder);
}
// New property/values/target should cause re-initialization prior to starting
mInitialized = false;
}

首先记录了mValues，注意这里的values是PropertyValuesHolder类型的，然后通过一个mValueMap记录：key为属性的名称，值为PropertyValuesHolder 。

好了，到此我们的ofInt结束了，晕否，其实还好。如果你晕了，我帮你总结下：ofInt就是记录了target,propName,values（是将我们传入的int型values，辗转转化成了PropertyValuesHolder）,以及一个mValueMap，这个map的key是propName，value是PropertyValuesHolder，在PropertyValuesHolder内部又存储了proprName, valueType , keyframeSet等等。

好了，接下来会轻松点，按照顺序到setInterpolator了：

2、setInterpolator

@Override
public void setInterpolator(TimeInterpolator value) {
if (value != null) {
mInterpolator = value;
} else {
mInterpolator = new LinearInterpolator();
}
}

没撒说的，记录下插值器，我们这里也线性插值器，默认也是~~

然后是setEvaluator。

3、setEvaluator

public void setEvaluator(TypeEvaluator value) {
if (value != null && mValues != null && mValues.length > 0) {
mValues[0].setEvaluator(value);
}
}

记得我们这里的mValue吧，在ofInt里面初始化的，类型是PropertyValuesHolder。然后调用了PropertyValuesHolder.setEvalutor

public void setEvaluator(TypeEvaluator evaluator) {
mEvaluator = evaluator;
mKeyframeSet.setEvaluator(evaluator);
}

记录了一下估值算法，然后再将其传给KeyframeSet对象：

public void setEvaluator(TypeEvaluator evaluator) {
mEvaluator = evaluator;
}

可以看到，我们把估值算法，交给了PropertyValuesHolder以及KeyframeSet。

接下来，最后一个属性，duration

4、setDuration

// How long the animation should last in ms
private long mDuration = (long)(300 * sDurationScale);
private long mUnscaledDuration = 300;
private static float sDurationScale = 1.0f;

public ObjectAnimator setDuration(long duration) {
if (duration < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Animators cannot have negative duration: " +
duration);
}
mUnscaledDuration = duration;
mDuration = (long)(duration * sDurationScale);
return this;
}

就是简单在mDuration中记录了一下动画的持续时间，这个sDurationScale默认为1，貌似是用于调整，观察动画的，比如你可以调整为10，动画就会慢10倍的播放。
好了，到此该设置的设置完成了，小小总结一下：

ofInt中实例化了一个ObjectAnimator对象，然后设置了target，propName，values(PropertyValuesHolder) ；然后分别在setInterpolator，setDuration设置了Interpolator和duration。其中setEvaluator是给values[0]，以及keyframeSet设置估值算法。

PropertyValueHolder实际上是IntPropertyValueHolder类型对象，包含propName,valueType,keyframeSet .

keyframeset中存了Keyframe集合，keyframe中存储了（fraction , valuetype , value , hasValue）。

以上都比较简单，关键就是看start()方法中，如何将这些属性进行合理的处理调用神马的。

5、start

喝杯水，小憩一下，准备征战start()方法。

@Override
public void start() {
super.start();
}
ValueAnimator
@Override
public void start() {
start(false);
}
ValueAnimator
private void start(boolean playBackwards) {
if (Looper.myLooper() == null) {
throw new AndroidRuntimeException("Animators may only be run on Looper threads");
}
mPlayingBackwards = playBackwards;
mCurrentIteration = 0;
mPlayingState = STOPPED;
mStarted = true;
mStartedDelay = false;
mPaused = false;
AnimationHandler animationHandler = getOrCreateAnimationHandler();
animationHandler.mPendingAnimations.add(this);
if (mStartDelay == 0) {
// This sets the initial value of the animation, prior to actually starting it running
setCurrentPlayTime(0);
mPlayingState = STOPPED;
mRunning = true;
notifyStartListeners();
}
animationHandler.start();
}

最终调用了ValueAnimator的statr(playBackwards)方法；

15-20行：设置了关于动画的一些标志位，mPlayingBackwards 表示动画是否reverse；mCurrentIteration 记录当前的动画的执行次数（与setRepeatCount有关）；mPlayingState 动画的状态为STOPPED；还有些其他的标志位；

21行：生成一个AnimationHandler对象，getOrCreateAnimationHandler就是在当前线程变量ThreadLocal中取出来，没有的话，则创建一个，然后set进去。

AnimationHandler中包含一些List集合用于存储各种状态的ValueAnimator。

22行：将当前ValueAnimator对象，加入 animationHandler.mPendingAnimations 集合。

23行：未设置mStartDelay，默认为0，则进入循环；

24行： setCurrentPlayTime(0);一会需要细说

25-26行：设置些状态。

27行：回调监听动画的接口AnimatorListener的onAnimationStart方法，如果你设置了回调监听，此时就会进行回调；

最后30行：调用animationHandler.start();需要细说；

好了，有两个方法需要细说，首先看setCurrentPlayTime（0）

public void setCurrentPlayTime(long playTime) {
initAnimation();
long currentTime = AnimationUtils.currentAnimationTimeMillis();
if (mPlayingState != RUNNING) {
mSeekTime = playTime;
mPlayingState = SEEKED;
}
mStartTime = currentTime - playTime;
doAnimationFrame(currentTime);
}

首先初始化动画，然后得到当前的系统开始到现在的时间currentTime；设置mSeekTime，设置当前状态为SEEKED；然后使用mSeekTime-playTime得到动画现在需要执行的时间；最后调用 doAnimationFrame(currentTime)，稍后看其代码;

关于initAnimation()，实际就是去设置我们ValueAnimator中存储的mValues，也就是IntPropertyValueHolder的mEvaluator；

void initAnimation() {
if (!mInitialized) {
int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
mValues[i].init();
}
mInitialized = true;
}

PropertyValuesHolder的init方法：

void init() {
if (mEvaluator == null) {
// We already handle int and float automatically, but not their Object
// equivalents
mEvaluator = (mValueType == Integer.class) ? sIntEvaluator :
(mValueType == Float.class) ? sFloatEvaluator :
null;
}
if (mEvaluator != null) {
// KeyframeSet knows how to evaluate the common types - only give it a custom
// evaluator if one has been set on this class
mKeyframeSet.setEvaluator(mEvaluator);
}
}

其实就是遍历设置PropertyValuesHolder中的mEvaluator属性，默认根据valueType进行判断，IntEvaluator或者FloatEvaluator。

接下来应该看doAnimationFrame(currentTime);了

final boolean doAnimationFrame(long frameTime) {

final long currentTime = Math.max(frameTime, mStartTime);
return animationFrame(currentTime);
}

内部调用了：animationFrame(currentTime);

boolean animationFrame(long currentTime) {
boolean done = false;
switch (mPlayingState) {
case RUNNING:
case SEEKED:
float fraction = mDuration > 0 ? (float)(currentTime - mStartTime) / mDuration : 1f;
if (fraction >= 1f) {
//...
}
if (mPlayingBackwards) {
fraction = 1f - fraction;
}
animateValue(fraction);
break;
}

return done;
}

这里通过判断当前动画的状态，给出fraction，默认传入的就是(float)(currentTime - mStartTime) / mDuration，动画执行的时间除以总的时间比值；

接下来调用了animateValue(fraction)

在animateValue的内部，会将传入的fraction，交给 mInterpolator.getInterpolation(fraction);方法，获得插值器处理后的fraction；然后在将fraction交给估值算法mEvaluator.evaluate(fraction, firstValue, lastValue)).intValue();进行计算得到当前时间点，属性应该的值；最后会反射对我们设置的属性进行设置。

终于看到，对我们的属性的值进行设置了，偶也~~当然了，动画如果没结束，应该每隔一定的帧数，再次调用，嗯，的确是这样的，你看到animationFrame最后是不是有个返回值，这个值会在fraction>=1的时候返回true;

我们还是先看看animateValue方法:

void animateValue(float fraction) {
fraction = mInterpolator.getInterpolation(fraction);
mCurrentFraction = fraction;
int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
mValues[i].calculateValue(fraction);
}
if (mUpdateListeners != null) {
int numListeners = mUpdateListeners.size();
for (int i = 0; i < numListeners; ++i) {
mUpdateListeners.get(i).onAnimationUpdate(this);
}
}

int numValues = mValues.length;
for (int i = 0; i < numValues; ++i) {
mValues[i].setAnimatedValue(mTarget);
}
}

首先将fraction交给给 mInterpolator.getInterpolation(fraction);得到计算后的fraction；

然后for循环遍历调用IntPropertyValueHolder的calculateValue方法：

void calculateValue(float fraction) {
mAnimatedValue = mKeyframeSet.getValue(fraction);
}

在其内部，调用了mKeyframeSet的getValue，这里注意我们的IntKeyFrameSet，千万不要看错方法了。

@Override
public Object getValue(float fraction) {
return getIntValue(fraction);
}
public int getIntValue(float fraction) {
if (mNumKeyframes == 2) {
if (firstTime) {
firstTime = false;
firstValue = ((IntKeyframe) mKeyframes.get(0)).getIntValue();
lastValue = ((IntKeyframe) mKeyframes.get(1)).getIntValue();
deltaValue = lastValue - firstValue;
}
if (mInterpolator != null) {
fraction = mInterpolator.getInterpolation(fraction);
}
if (mEvaluator == null) {
return firstValue + (int)(fraction * deltaValue);
} else {
return ((Number)mEvaluator.evaluate(fraction, firstValue, lastValue)).intValue();
}
}
//...省略了很多代码
}

在其内部，因为我们只设置了一个目标属性值，所以只有两个关键帧；

然后16-20行，调用估值算法的mEvaluator.evaluate方法，可以看到如果mEvaluator == null直接调用了firstValue + (int)(fraction * deltaValue);其实这个就是IntEvaluator的默认实现。

好了，for循环结束了，经过我们插值器和估值算法得出的值，最终给了IntPropertyValueHolder的mIntAnimatedValue属性；

回到animateValue方法：在animateValue的8-12行，继续回调动画监听onAnimationUpdate(this);方法；

animateValue的15-18行：循环拿到（其实我们就只有一个属性）我们的IntPropertyValueHolder调用setAnimatedValue，进行反射为我们的属性设置值，反射需要一些东西，比如target，propname，以及该属性应该设置的值；这三个参数在哪呢？target作为参数传入了，propName初始化的时候就设置了，至于该属性应该设置的值，上面有一句：“ 好了，for循环结束了，经过我们插值器和估值算法得出的值，最终给了IntPropertyValueHolder的mIntAnimatedValue属性 ” 。是不是全了~~反射的代码就不贴了。

好了，到此，我们属性动画，设置的各种值，经过重重的计算作用到了我们的属性上，反射修改了我们的属性。到此我们已经完成了一大半，但是貌似还少了个，每隔多少帧调用一次~~

嗯，的确是的，跨度好大，现在回到我们的start方法，最后一行：调用animationHandler.start();这个还没细说呢~~

animationHandler我们上面已经介绍了，存储在当前线程的ThreadLocal里面，里面放了一些集合用于存储各种状态的ObjectAnimator，我们当前的ObjectAnimator对象也存储在其mPendingAnimations的集合中（上面提到过~~）。

/**
* Start animating on the next frame.
*/
public void start() {
scheduleAnimation();
}
private void scheduleAnimation() {
if (!mAnimationScheduled) {
mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, this, null);
mAnimationScheduled = true;
}
}

start内部最终调用了mChoreographer.postCallback，其中有一个参数是this；至于什么是Choreographer，暂时不用管；但是你需要知道一件事，其实我们的animationHandler是Runnable的子类，而 mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, this, null);类似与handler发送消息，最终执行这个Runnable的run方法。

说这么多，其实就是一句话，这里调用了animationHandler的 run方法。

public void run() {
mAnimationScheduled = false;
doAnimationFrame(mChoreographer.getFrameTime());
}
private void doAnimationFrame(long frameTime) {
while (mPendingAnimations.size() > 0) {
ArrayList<ValueAnimator> pendingCopy =
(ArrayList<ValueAnimator>) mPendingAnimations.clone();
mPendingAnimations.clear();
int count = pendingCopy.size();
for (int i = 0; i < count; ++i) {
ValueAnimator anim = pendingCopy.get(i);
// If the animation has a startDelay, place it on the delayed list
if (anim.mStartDelay == 0) {
anim.startAnimation(this);
} else {
mDelayedAnims.add(anim);
}
}
}
//...省略了一些代码

// Now process all active animations. The return value from animationFrame()
// tells the handler whether it should now be ended
int numAnims = mAnimations.size();
for (int i = 0; i < numAnims; ++i) {
mTmpAnimations.add(mAnimations.get(i));
}
for (int i = 0; i < numAnims; ++i) {
ValueAnimator anim = mTmpAnimations.get(i);
if (mAnimations.contains(anim) && anim.doAnimationFrame(frameTime)) {
mEndingAnims.add(anim);
}
}
mTmpAnimations.clear();
if (mEndingAnims.size() > 0) {
for (int i = 0; i < mEndingAnims.size(); ++i) {
mEndingAnims.get(i).endAnimation(this);
}
mEndingAnims.clear();
}

// If there are still active or delayed animations, schedule a future call to
// onAnimate to process the next frame of the animations.
if (!mAnimations.isEmpty() || !mDelayedAnims.isEmpty()) {
scheduleAnimation();
}
}

6-20行：while循环，遍历所有在mPendingAnimations中的ObjectAnimator，依次调用anim.startAnimation(this);

在anim.startAnimation(this);内部其实主要就一行代码：handler.mAnimations.add(this); 将当前动画加入animationHandler的mAnimations集合；

26-29行：将animationHandler的mAnimations集合中的每个anim，加入到mTmpAnimations中；

30-35行：依次调用mTmpAnimations中的anim，anim.doAnimationFrame(frameTime)

doAnimationFrame（frameTime）上面已经分析过了，如果返回true，即doAnimationFrame的done为true，则将该动画加入到结束动画集合。

37-43行：循环调用mEndingAnims， mEndingAnims.get(i).endAnimation(this);内部，会将动画移除mAnimations，回调动画监听接口onAnimationEnd；以及重置各种标志变量。46-48行：如果mAnimations不为null，则再次调用scheduleAnimation();哈哈，终于终于发现了，每隔多少帧调用一次动画的地方了~~尼玛这个scheduleAnimation，不就是animationHandler的 run方法调用的么~~
前面已经描述过animationHandler的 run方法中通过计算属性应该的值，反射设置；加上我们这里的动画没结束，就会再次调用该run方法内部一致的方法~~~

搜噶，到此~~我们的属性动画的流程已经完美跑通了~~~

对了，看完以后，和我们文章开始的预期符合么，其实我觉得差不多~~

4、总结

其实看源码的目的，最终就是为了总结，尼玛这么长的代码谁也记不住。。。所以看完记得总结：

ofInt中实例化了一个ObjectAnimator对象，然后设置了target，propName，values(PropertyValuesHolder) ；然后分别在setInterpolator，setDuration设置了Interpolator

和duration。其中setEvaluator是给PropertyValuesHolder，以及keyframeSet设置估值算法。

PropertyValueHolder实际上是IntPropertyValueHolder类型对象，包含propName,valueType,keyframeSet .

keyframeset中存了Keyframe集合，keyframe中存储了（fraction , valuetype , value , hasValue）。

上述其实都是设置各种值什么的。真正核心要看start~

start()中：

首先，步骤1：更新动画各种状态，然后初步计算fraction为(currentTime - mStartTime) / mDuration；然后将这个fraction交给我们的插值器计算后得到新的fraction，再将新的fraction交给我们的估值算法，估值算法根据开始、结束、fraction得到当前属性（动画作用的属性）应该的值，最大调用反射进行设置；

当然了：start中还会根据动画的状态，如果没有结束，不断的调用scheduleAnimation();该方法内部利用mChoreographer不断的去重复我们的上述步骤1。

好了，顺便说一句，在看源码的时候，一定要注意，你点进去的有可能不是真正运行时调用的，记得查看该方法子类，比如我们查看ObjectAnimator的方法，可能我们某个方法会跟到其父类ValueAnimator的方法，但是记得查看ObjectAnimator是否复写了该方法~~如果复写了，你该看的应该是ObjectAnimator的方法~~~

源码，嗯？木有源码点击下载了~~~

我新建了一个QQ群，方便大家交流。群号：423372824

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