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Jetpack Compose动画实现原理详解

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一、简介

Jetpack Compose是Google推出的用于构建原生界面的新Android 工具包，它可简化并加快 Android上的界面开发。Jetpack Compose是一个声明式的UI框架，随着该框架的推出，标志着Android 开始全面拥抱声明式UI开发。Jetpack Compose存在很多优点：代码更加简洁直观、应用开发效率显著提升、Kotlin API功能直观、预览工具强大等。

二、开发环境

打开工程，新建Empty Compose activity 模版，需要注意的是根目录下的build.gradle，相关的依赖com.android.tools.build和org.jetbrains.kotlin版本需要对应，否则可能出现出错的情形，这里使用的是： 

dependencies {
	classpath "com.android.tools.build:gradle:7.0.0-alpha15"
	classpath "org.jetbrains.kotlin:kotlin-gradle-plugin:1.4.30"
}

这样就完成了项目的新建。

三、Jetpack Compose动画

Jetpack Compose提供了一些功能强大且可扩展的 API，可用于在应用界面中轻松实现各种动画效果。下文将会对Jetpack Compose Animations的常用方法进行介绍。

3.1 状态驱动动画:State

Jetpack Compose动画是通过对状态的监听，即监听状态值的变化，使UI能实现自动更新。可组合函数可以使用 remember或者 mutableStateOf监听状态值的变化。如果状态值是不变的，remember函数会在每次重新组合中保持该值；如果状态是可变的，它会在值发生变化的时候触发重组，mutableStateOf将得到一个MutableState对象，它是一个可观察类型。

这种重组是创建状态驱动动画的关键。利用重组，它们会在可组合组件的状态发生任何变化时被触发。Compose动画是由State驱动的，动画相关的API也较容易上手，能比较容易创造出漂亮的声明式动画。

3.2 可见性动画: AnimatedVisibility

首先看下函数定义: 

@ExperimentalAnimationApi
@Composable
fun AnimatedVisibility(
    visible: Boolean,
    modifier: Modifier = Modifier,
    enter: EnterTransition = fadeIn() + expandIn(),
    exit: ExitTransition = shrinkOut() + fadeOut(),
    initiallyVisible: Boolean = visible,
    content: @Composable () -> Unit
) {
    AnimatedVisibilityImpl(visible, modifier, enter, exit, initiallyVisible, content)
}

可以看出默认的动画是淡入放大、淡出收缩，实际中通过传入不同函数实现各种动效。

随着可见值的变化，AnimatedVisibility可为其内容的出现和消失设置动画。如下代码，可以通过点击Button，控制图片的出现和消失。 

@Composable
fun AinmationDemo() {

    //AnimatedVisibility 可见动画
    var visible by remember { mutableStateOf(true) }

    Column(
        Modifier
            .fillMaxWidth()
            .fillMaxHeight(),
        Arrangement.Top,
        Alignment.CenterHorizontally
    ) {
        Button(
            onClick = { visible = !visible }
        ) {
            Text(text = if (visible) "Hide" else "Show")
        }

        Spacer(Modifier.height(16.dp))

        AnimatedVisibility(
            visible = visible,
            enter = slideInVertically() + fadeIn(),
            exit = slideOutVertically() + fadeOut()
        ) {
            Image(
                painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu),
                contentDescription = null,
                Modifier.fillMaxSize()
            )
        }
    }
}

通过监听visible的变化，可实现图片的可见性动画，效果如小图所示；

3.3 布局大小动画：AnimateContentSize

先看下函数的定义： 

fun Modifier.animateContentSize(
    animationSpec: FiniteAnimationSpec<IntSize> = spring(),
    finishedListener: ((initialValue: IntSize, targetValue: IntSize) -> Unit)? = null
)

可以为布局大小动画设置动画速度和监听值。

由函数的定义可以看出这个函数本质上就Modefier的一个扩展函数。可以通过变量size监听状态变化实现布局大小的动画效果，代码如下： 

//放大缩小动画 animateContentSize
    var size by remember { mutableStateOf(Size(300F, 300F)) }

    Column(
        Modifier
            .fillMaxWidth()
            .fillMaxHeight(),
        Arrangement.Top,
        Alignment.CenterHorizontally
    ) {
        Spacer(Modifier.height(16.dp))

        Button(
            onClick = {
                size = if (size.height == 300F) {
                    Size(500F, 500F)
                } else {
                    Size(300F, 300F)
                }
            }
        ) {
            Text(if (size.height == 300F) "Shrink" else "Expand")
        }
        Spacer(Modifier.height(16.dp))

        Box(
            Modifier
                .animateContentSize()
        ) {
            Image(
                painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu),
                contentDescription = null,
                Modifier
                    .animateContentSize()
                    .size(size = size.height.dp)
            )
        }
} //放大缩小动画 animateContentSize    var size by remember { mutableStateOf(Size(300F, 300F)) }​    Column(        Modifier            .fillMaxWidth()            .fillMaxHeight(),        Arrangement.Top,        Alignment.CenterHorizontally    ) {        Spacer(Modifier.height(16.dp))​        Button(            onClick = {                size = if (size.height == 300F) {                    Size(500F, 500F)                } else {                    Size(300F, 300F)                }            }        ) {            Text(if (size.height == 300F) "Shrink" else "Expand")        }        Spacer(Modifier.height(16.dp))​        Box(            Modifier                .animateContentSize()        ) {            Image(                painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu),                contentDescription = null,                Modifier                    .animateContentSize()                    .size(size = size.height.dp)            )        }}

通过Button的点击，监听size值的变化，利用animateContentSize（）实现动画效果，具体动效如下图所示：

3.4布局切换动画: Crossfade

Crossfade可以通过监听状态值的变化，使用淡入淡出的动画在两个布局之间添加动画效果，函数自身就是一个Composable，代码如下： 

//Crossfade 淡入淡出动画
    var fadeStatus by remember { mutableStateOf(true) }

    Column(
        Modifier
            .fillMaxWidth()
            .fillMaxHeight(),
        Arrangement.Top,
        Alignment.CenterHorizontally
    ) {
        Button(
            onClick = { fadeStatus = !fadeStatus }
        ) {
            Text(text = if (fadeStatus) "Fade In" else "Fade Out")
        }

        Spacer(Modifier.height(16.dp))

        Crossfade(targetState = fadeStatus, animationSpec = tween(3000)) { screen ->
            when (screen) {
                true -> Image(
                    painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu),
                    contentDescription = null,
                    Modifier
                        .animateContentSize()
                        .size(300.dp)
                )
                false -> Image(
                    painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu2),
                    contentDescription = null,
                    Modifier
                        .animateContentSize()
                        .size(300.dp)
                )
            }
        }

    }

同样通过监听fadeStatus的值，实现布局切换的动画，具体的动效如图所示：

3.5单个值动画：animate*AsState

为单个值添加动画效果。只需提供结束值（或目标值），该 API 就会从当前值开始向指定值播放动画。

Jetpack Compose 提供了很多内置函数，可以为不同类型的数据制作动画，例如：animateColorAsState、animateDpAsState、animateOffsetAsState等，这里将介绍下animateFooAsState的使用，代码如下： 

//animate*AsState 单个值添加动画
    var transparent by remember { mutableStateOf(true) }
    val alpha: Float by animateFloatAsState(if (transparent) 1f else 0.5f)

    Column(
        Modifier
            .fillMaxWidth()
            .fillMaxHeight(),
        Arrangement.Top,
        Alignment.CenterHorizontally
    ) {
        Button(
            onClick = { transparent = !transparent }
        ) {
            Text(if (transparent) "Light" else "Dark")
        }

        Spacer(Modifier.height(16.dp))

        Box {

            Image(
                painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu),
                contentDescription = null,
                Modifier
                    .animateContentSize()
                    .graphicsLayer(alpha = alpha)
                    .size(300.dp)
            )
        }
}

动画效果如下图所示：

3.6 组合动画：updateTransition

Transition 可同时追踪一个或多个动画，并在多个状态之间同步这些动画。具体的代码如下： 

var imagePosition by remember { mutableStateOf(ImagePosition.TopLeft) }

    Column(
        Modifier
            .fillMaxWidth()
            .fillMaxHeight(),
        Arrangement.Top,
        Alignment.CenterHorizontally
    ) {
        Spacer(Modifier.height(16.dp))

        val transition = updateTransition(targetState = imagePosition, label = "")
        val boxOffset by transition.animateOffset(label = "") { position ->
            when (position) {
                ImagePosition.TopLeft -> Offset(-60F, 0F)
                ImagePosition.BottomRight -> Offset(60F, 120F)
                ImagePosition.TopRight -> Offset(60F, 0F)
                ImagePosition.BottomLeft -> Offset(-60F, 120F)
            }
        }
        Button(onClick = {
            imagePosition = ChangePosition(imagePosition)
        }) {
            Text("Change position")
        }
        Box {

            Image(
                painter = painterResource(id = R.drawable.pikaqiu),
                contentDescription = null,
                Modifier
                    .offset(boxOffset.x.dp, boxOffset.y.dp)
                    .animateContentSize()
                    .size(300.dp)
            )
        }
}

其中，ImagePosition、ChangePosition分别为定义的枚举类、自定义函数。 

enum class ImagePosition {
    TopRight,
    TopLeft,
    BottomRight,
    BottomLeft
}

fun ChangePosition(position: ImagePosition) =
    when (position) {
        ImagePosition.TopLeft -> ImagePosition.BottomRight
        ImagePosition.BottomRight -> ImagePosition.TopRight
        ImagePosition.TopRight -> ImagePosition.BottomLeft
        ImagePosition.BottomLeft -> ImagePosition.TopLeft
    }

动画的如下图所示：

四、结语

Jetpack Compose 已将动画简化到只需在我们的可组合函数中创建声明性代码的程度，只需编写希望 UI 动画的方式，其余部分由 Compose 管理。最后，这也是是 Jetpack Compose 的主要目标：创建一个声明式 UI 工具包来加速应用程序开发并提高代码可读性和逻辑性。

Jetpack Compose提供的声明式UI工具包，能做到使用更少的代码实现更多的功能，且代码的可读性和逻辑性也大大提高了。


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