二、View Animation動畫原始碼簡析——動畫的啟動執行
不知道大夥有沒有想過,當我們呼叫了 View.startAnimation(animation) 之後,動畫是不是馬上就開始執行了?
——我們先來看看 View.startAnimation(animation) 方法裡都做那那些事情。
public void startAnimation(Animation animation) { animation.setStartTime(Animation.START_ON_FIRST_FRAME); setAnimation(animation); invalidateParentCaches(); invalidate(true); }
首先一個的animation.setStartTime(Animation.START_ON_FIRST_FRAME)方法:
public void setStartTime(long startTimeMillis) {
mStartTime = startTimeMillis;
mStarted = mEnded = false;
mCycleFlip = false;
mRepeated = 0;
mMore = true;
}
這裡setStartTime()方法主要就是完成動畫相關引數的賦值操作。
再來看setAnimation(animation)方法:
public void setAnimation(Animation animation) { mCurrentAnimation = animation; if (animation != null) { // If the screen is off assume the animation start time is now instead of // the next frame we draw. Keeping the START_ON_FIRST_FRAME start time // would cause the animation to start when the screen turns back on if (mAttachInfo != null && mAttachInfo.mDisplayState == Display.STATE_OFF && animation.getStartTime() == Animation.START_ON_FIRST_FRAME) { animation.setStartTime(AnimationUtils.currentAnimationTimeMillis()); } animation.reset(); } }
三行註釋的翻譯:如果螢幕是關閉的,假設動畫開始時間現在,而不是未來我們畫。保持START_ON_FIRST_FRAME開始時間將導致動畫開始當螢幕。
if條件語句裡面有三個條件,依次是:
mAttachInfo != null————當AttachInfo物件 mAttachInfo不為空,這個好說。
mAttachInfo.mDisplayState == Display.STATE_OFF————AttachInfo.class下的mDisplayState = Display.STATE_UNKNOWN,我們可以查詢到:Display.class下的STATE_UNKNOWN變數狀態:
public static final int STATE_UNKNOWN = 0;
而Display.class下的STATE_OFF變數狀態為:
public static final int STATE_OFF = 1;
所以二者永遠不可能相等,直接為false,那麼後面的一個條件可以不用判斷了。這樣if條件語句經“&&”後衛false,裡面的語句不會執行。那就只剩下animation.reset();一條了。他的原始碼如下:
public void reset() {
mPreviousRegion.setEmpty();
mPreviousTransformation.clear();
mInitialized = false;
mCycleFlip = false;
mRepeated = 0;
mMore = true;
mOneMoreTime = true;
mListenerHandler = null;
}
可以看得出就是重置animation動畫所需要的各種引數。
然後我們再看startAnimation()方法的invalidateParentCaches()方法:
protected void invalidateParentCaches() {
if (mParent instanceof View) {
((View) mParent).mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
}
}
這裡對mPrivateFlags 標記做了一次位或運算。
最後,我們再來看看invalidate(true);方法:
public void invalidate(boolean invalidateCache) {
invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
}
這裡直接呼叫了invalidateInternal方法,從字面意思可以看得出他就是重新整理UI的。其中,(0, 0)為View的座標原點,(mRight - mLeft, mBottom - mTop)分別為View的寬度和高度,二者合起來就是確定要重新整理的View的座標位置。
我們進入invalidateInternal()方法的原始碼看看:
void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache, boolean fullInvalidate) {
if (mGhostView != null) {
mGhostView.invalidate(true);
return;
}
if (skipInvalidate()) {
return;
}
if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
|| (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
|| (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
|| (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque)) {
if (fullInvalidate) {
mLastIsOpaque = isOpaque();
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWN;
}
mPrivateFlags |= PFLAG_DIRTY;
if (invalidateCache) {
mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;
}
// Propagate the damage rectangle to the parent view.
final AttachInfo ai = mAttachInfo;
//mParent 一般是 ViewGroup,下面其實是呼叫了 ViewGroup 的 invalidateChild()
final ViewParent p = mParent;
if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;
damage.set(l, t, r, b);
p.invalidateChild(this, damage);
}
// Damage the entire projection receiver, if necessary.
if (mBackground != null && mBackground.isProjected()) {
final View receiver = getProjectionReceiver();
if (receiver != null) {
receiver.damageInParent();
}
}
}
}
程式碼量稍大,不過我們撿緊要的看:
if (mGhostView != null) {
mGhostView.invalidate(true);
return;
}
if (skipInvalidate()) {
return;
}
這兩個條件語句,在方法開始的時候就執行不滿足條件就return。當真是return不要錢不值錢啊,還沒執行什麼程式碼任務就return了。所以我們也無關痛癢的忽略它的存在。然後繼續往下看。
可以發現真個invalidateInternal方法的核心就是呼叫了parent(ViewGroup )的 invalidateChild()方法和receiver.damageInParent()方法。我們先跟進invalidateChild()去看看:
//ViewGroup#invalidateChild()
public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {
//1. 注意這裡,下面的do{}while()迴圈會用到
ViewParent parent = this;
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
if (attachInfo != null) {
...
do {
...
//2.第一次迴圈的時候 parent 是 this 即 ViewGroup 本身,迴圈終止條件是 parent == null,所以可以猜測這個方法會返回當前ViewGroup的parent,跟進確認一下
parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);
...
} while (parent != null);
}
}
這裡有一個 do{}while() 的迴圈操作,第一次迴圈的時候 parent 是 this,即 ViewGroup 本身,所以接下去就是呼叫 ViewGroup 本身的 invalidateChildInParent() 方法,然後迴圈終止條件是 patent == null,所以這個方法返回的應該是 ViewGroup 的 parent,跳進去看看其原始碼:
//ViewGroup#invalidateChildInParent()
public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) {
//1.當滿足if條件時,就會返回 mParent,否則返回 null。
if ((mPrivateFlags & PFLAG_DRAWN) == PFLAG_DRAWN ||
(mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) {
if (...) {
...
return mParent;
} else {
...
return mParent;
}
}
return null;
}
發現關鍵是 PFLAG_DRAWN 和 PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID 這兩個是什麼時候賦值給 mPrivateFlags,因為只要有兩個標誌中的一個時,該方法就會返回 mParent,一個具體的 View 的 mParent 是 ViewGroup,ViewGroup 的 mParent 還是是 ViewGoup,所以在 do{}while() 迴圈裡會一直不斷的尋找 mParent,而一個 View 樹最頂端的 mParent 是 ViewRootImpl,所以最終是會走到了 ViewRootImpl 的 invalidateChildInParent() 裡去。
至於一個介面的 View 樹最頂端為什麼是 ViewRootImpl,這個就跟 Activity 啟動過程有關了。我們都清楚,在 onCreate 裡 setContentView() 的時候,是將我們自己寫的佈局檔案新增到以 DecorView 為根佈局的一個 ViewGroup 裡,也就是說 DevorView 才是 View 樹的根佈局,那為什麼又說 View 樹最頂端其實是 ViewRootImpl 呢?
這是因為在 onResume() 執行完後,WindowManager 將會執行 addView(),然後在這裡面會去建立一個 ViewRootImpl 物件,接著將 DecorView 跟 ViewRootImpl 物件繫結起來,並且將 DecorView 的 mParent 設定成 ViewRootImpl,而 ViewRootImpl 是實現了 ViewParent 介面的,所以雖然 ViewRootImpl 沒有繼承 View 或 ViewGroup,但它確實是 DecorView 的 parent。這部分內容應該屬於 Activity 的啟動過程相關原理的,這裡不深入了。
那麼我們繼續返回到尋找動畫執行的地方,我們跟到了 ViewRootImpl 的 invalidateChildInParent() 裡去了,看看它做了些什麼:
//ViewRootImpl#invalidateChildInParent()
public ViewParent invalidateChildInParent(int[] location, Rect dirty) {
...
if (dirty == null) {
invalidate();
return null;
} else if (dirty.isEmpty() && !mIsAnimating) {
return null;
}
...
invalidateRectOnScreen(dirty);
return null;
}
它的所有返回值都是 null,所以之前那個 do{}while() 迴圈最終就是執行到這裡後肯定就會停止了。然後引數 dirty 是在最初 View 的 invalidateInternal() 裡層層傳遞過來的,可以肯定的是它不為空,也不是 isEmpty,所以繼續跟到 invalidateRectOnScreen() 方法裡看看:
private void invalidateRectOnScreen(Rect dirty) {
...
if (!mWillDrawSoon && (intersected || mIsAnimating)) {
//1.跟到這裡看到這個方法就可以停住了
scheduleTraversals();
}
}
scheduleTraversals() 作用是將 performTraversals() 封裝到一個 Runnable 裡面,然後扔到 Choreographer 的待執行佇列裡,這些待執行的 Runnable 將會在最近的一個螢幕重新整理訊號到來的時候被執行。而 performTraversals() 是 View 的三大操作:測量、佈局、繪製的發起者。
View 樹裡面不管哪個 View 發起了佈局請求、繪製請求,統統最終都會走到 ViewRootImpl 裡的 scheduleTraversals(),然後在最近的一個螢幕重新整理訊號到了的時候再通過 ViewRootImpl 的 performTraversals() 從根佈局 DecorView 開始依次遍歷 View 樹去執行測量、佈局、繪製三大操作。這也是為什麼一直要求頁面佈局層次不能太深,因為每一次的頁面重新整理都會先走到 ViewRootImpl 裡,然後再層層遍歷到具體發生改變的 View 裡去執行相應的佈局或繪製操作。
我們從 View.startAnimation() 開始跟進原始碼分析的這一過程中,也可以看出,執行動畫,其實內部會呼叫 View 的重繪請求操作 invalidate() ,所以最終會走到 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals(),然後在下一個螢幕重新整理訊號到的時候去遍歷 View 樹重新整理螢幕。
現在可以得出結論:
1、當呼叫了 View.startAniamtion() 之後,動畫並沒有馬上就被執行,這個方法只是做了一些變數初始化操作,然後接著將 View 和 Animation 繫結起來,最後呼叫View的重繪請求操作,內部層層尋找 mParent,最終走到 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals 裡,在這裡發起遍歷 View 樹的請求,這個請求會在最近的一個螢幕重新整理訊號到來的時候被執行,呼叫 performTraversals 從根佈局 DecorView 開始遍歷 View 樹。
2、動畫其實真正執行的地方應該是在 ViewRootImpl 發起的遍歷 View 樹的這個過程中。
那麼Animation動畫到底是從哪裡開始執行的呢?
View的繪製流程中,測量、佈局、繪製,View 顯示到螢幕上的三個基本操作都是由 ViewRootImpl 的 performTraversals() 來控制,而作為 View 樹最頂端的 parent,要控制這顆 Veiw 樹的三個基本操作,只能通過層層遍歷。所以,測量、佈局、繪製三個基本操作的執行都會是一次遍歷操作。
繪製流程的開始是由 ViewRootImpl 發起的,然後從 DecorView 開始遍歷 View 樹。而遍歷的實現,是在 View的draw() 方法裡的。
public void draw(Canvas canvas) {
...
//Draw traversal performs several drawing steps which must be executed in the appropriate order:
//1. Draw the background //繪製背景
//2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
//3. Draw view's content //呼叫onDraw()繪製自己
//4. Draw children //呼叫dispatchDraw()繪製子View
// 5. If necessary, draw the fading edges and restore layers
// 6. Draw decorations (scrollbars for instance)
1. Draw the background
//Step 1, draw the background, if needed
if (!dirtyOpaque) {
drawBackground(canvas);
}
2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
// skip step 2 & 5 if possible (common case)
final int viewFlags = mViewFlags;
boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
3. Draw view's content
// Step 3, draw the content
if (!dirtyOpaque) {
onDraw(canvas);
}
4. Draw children
// Step 4, draw the children
dispatchDraw(canvas); drawAutofilledHighlight(canvas);
// Overlay is part of the content and draws beneath Foreground
if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {
mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);
}
5. If necessary, draw the fading edges and restore layers
6. Draw decorations (scrollbars for instance)
// Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars)
onDrawForeground(canvas);
// Step 7, draw the default focus highlight
drawDefaultFocusHighlight(canvas);
if (debugDraw()) {
debugDrawFocus(canvas);
}
}
}
這個方法裡主要做了上述六件事,大體上就是如果當前 View 需要繪製,就會去呼叫自己的 onDraw(),然後如果有子 View,就會呼叫dispatchDraw() 將繪製事件通知給子 View。ViewGroup 重寫了 dispatchDraw(),呼叫了 drawChild(),而 drawChild() 呼叫了子 View 的 draw(Canvas, ViewGroup, long),而這個方法又會去呼叫到 draw(Canvas) 方法,層層迴圈遍歷。
在draw(Canvas, ViewGroup, long) 裡面,發現了與動畫相關的程式碼:
boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) {
...
boolean more = false;
...
//1.獲取View繫結的動畫
final Animation a = getAnimation();
if (a != null) {
//2.如果View有繫結動畫,執行動畫相關邏輯
more = applyLegacyAnimation(parent, drawingTime, a, scalingRequired);
...
}
...
return more;
}
而在前面我們提到了startAnimation(animation)方法裡面的的操作,其中第二個方法就是賦值:
setAnimation(animation);
setAnimation(animation)賦值操作中,其中一個賦值操作是:
mCurrentAnimation = animation;
而這裡的getAnimation()則是獲取前面賦值進去的animation物件——mCurrentAnimation:
public Animation getAnimation() {
return mCurrentAnimation;
}
這驗證了我們上面的結論。所以緊隨其後的if判斷語句就是動畫的執行開始的地方:
if (a != null) {
//這裡開始執行動畫。
more = applyLegacyAnimation(parent, drawingTime, a, scalingRequired);
...
}
我們進入applyLegacyAnimation()方法 IM去看看:
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) {
//動畫初始化
a.initialize(mRight - mLeft, mBottom - mTop, parent.getWidth(), parent.getHeight());
a.initializeInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop);
if (mAttachInfo != null) a.setListenerHandler(mAttachInfo.mHandler);
//動畫開始執行
onAnimationStart();
}
final Transformation t = parent.getChildTransformation();
//獲取返回值來檢視動畫是否已經結束
boolean more = a.getTransformation(drawingTime, t, 1f);
if (scalingRequired && mAttachInfo.mApplicationScale != 1f) {
if (parent.mInvalidationTransformation == null) {
parent.mInvalidationTransformation = new Transformation();
}
invalidationTransform = parent.mInvalidationTransformation;
//呼叫動畫的getTransfomation()計算動畫
a.getTransformation(drawingTime, invalidationTransform, 1f);
} else {
invalidationTransform = t;
}
//動畫還沒結束時
if (more) {
//除了 Alpha 動畫預設返回 false,其餘基礎動畫都返回 true
if (!a.willChangeBounds()) {
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;
parent.invalidate(mLeft, mTop, mRight, mBottom);
}
} else {
if (parent.mInvalidateRegion == null) {
parent.mInvalidateRegion = new RectF();
}
final RectF region = parent.mInvalidateRegion;
a.getInvalidateRegion(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, region, invalidationTransform);
parent.mPrivateFlags |= PFLAG_DRAW_ANIMATION;
final int left = mLeft + (int) region.left;
final int top = mTop + (int) region.top;
//呼叫mParent的請求重繪操作,這個方法在開頭分析startAnimation時分析過了
parent.invalidate(left, top, left + (int) (region.width() + .5f), top + (int) (region.height() + .5f));
}
}
return more;
}
程式碼量又開始大起來了,我們還是撿緊要的看。
首先我們就能注意到第一個if條件語句裡面就有這麼一句:onAnimationStart(),不用我說你也能猜到他是幹什麼的了。
然後是Transformation物件的獲取以及動畫的核心程式碼:animation.getTransformation(drawingTime, t, 1f);
public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation outTransformation, float scale) {
mScaleFactor = scale;
return getTransformation(currentTime, outTransformation);
}
這裡先是做了賦值,然後呼叫getTransformation方法:
public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation outTransformation) {
//記錄動畫第一幀時間
if (mStartTime == -1) {
mStartTime = currentTime;
}
//動畫延遲開始時間,預設為0
final long startOffset = getStartOffset();
//動畫持續時間
final long duration = mDuration;
float normalizedTime;
if (duration != 0) {
//計算動畫的進度:(當前時間 - 動畫第一幀時間mStartTime - 動畫延遲開始時間startOffset ) / 動畫持續時間duration
normalizedTime = ((float) (currentTime - (mStartTime + startOffset))) / (float) duration;
} else {
normalizedTime = currentTime < mStartTime ? 0.0f : 1.0f;
}
//expired = true 表示動畫已經結束或者被取消了
final boolean expired = normalizedTime >= 1.0f || isCanceled();
mMore = !expired;
//確保動畫進度在 0.0 ---- 1.0 之間
if (!mFillEnabled) {
normalizedTime = Math.max(Math.min(normalizedTime, 1.0f), 0.0f);
}
if ((normalizedTime >= 0.0f || mFillBefore) && (normalizedTime <= 1.0f || mFillAfter)) {
if (!mStarted) {
fireAnimationStart();
mStarted = true;
if (NoImagePreloadHolder.USE_CLOSEGUARD) {
guard.open("cancel or detach or getTransformation");
}
}
if (mFillEnabled) normalizedTime = Math.max(Math.min(normalizedTime, 1.0f), 0.0f);
if (mCycleFlip) {
normalizedTime = 1.0f - normalizedTime;
}
//根據插值器計算實際的動畫進度
final float interpolatedTime = mInterpolator.getInterpolation(normalizedTime);
//根據動畫進度匹配動畫效果
applyTransformation(interpolatedTime, outTransformation);
}
//如果設定了動畫迴圈的次數,那麼當動畫結束的時候判斷一下迴圈次數是否已經達到設定的次數,沒有的話,重置第一幀時間
if (expired) {
if (mRepeatCount == mRepeated || isCanceled()) {
if (!mEnded) {
mEnded = true;
guard.close();
fireAnimationEnd();
}
} else {
if (mRepeatCount > 0) {
mRepeated++;
}
if (mRepeatMode == REVERSE) {
mCycleFlip = !mCycleFlip;
}
mStartTime = -1;
mMore = true;
fireAnimationRepeat();
}
}
//綜上,mMore = true 表示動畫進度還沒超過 1.0,也就是動畫還沒結束;false 表示動畫已經結束或者被取消了
if (!mMore && mOneMoreTime) {
mOneMoreTime = false;
return true;
}
return mMore;
}
程式碼量稍大,還是老規矩,撿緊要的看。
該方法主要做了兩件事情,一是計算動畫所需要的時間資料;二是呼叫applyTransformation()方法匹配動畫效果。而applyTransformation() 最終是在繪製流程中的 draw() 過程中執行到的,在每一幀的螢幕重新整理訊號來的時候,遍歷 View 樹並重新渲染View介面,動畫只是在這個過程中順便執行的。
而getTransformation() 的返回值代表的是動畫是否完成。他在applyLegacyAnimation() 方法裡面被呼叫,這個前面已經提及到,就不再展示程式碼了。getTransformation()方法和 applyLegacyAnimation()方法關鍵地方都有註釋。
當動畫如果還沒執行完,就會再呼叫 invalidate() 方法,層層通知到 ViewRootImpl 再次發起一次遍歷請求,當下一幀螢幕重新整理訊號來的時候,再通過 performTraversals() 遍歷 View 樹繪製時,該 View 的 draw 收到通知被呼叫時,會再次去呼叫 applyLegacyAnimation() 方法去執行動畫相關操作,包括呼叫 getTransformation() 計算動畫進度,呼叫 applyTransformation() 應用動畫。
————簡單來說就是:正常情況下,UI是以幀/16.6ms的頻率重新整理UI,執行一次 applyTransformation(),直到動畫完成。所以 applyTransformation() 將會被回撥多次,且呼叫次數是由動畫的持續時間以及重複執行次數來決定的,無法人為進行設定。
總結一下:
首先,當呼叫了 View.startAnimation() 時動畫並沒有馬上就執行,而是通過 invalidate() 層層通知到 ViewRootImpl 發起一次遍歷 View 樹的請求,而這次請求會等到接收到最近一幀到了的訊號時才去發起遍歷 View 樹繪製操作。
其次,從 DecorView根目錄 開始遍歷,遍歷時會呼叫到 View 的 draw() 方法,如果 View 有繫結動畫,那麼會去呼叫applyLegacyAnimation()方法,該方法是專門處理動畫相關邏輯的。
然後,在 applyLegacyAnimation() 這個方法裡,如果動畫物件znimation還沒有執行過初始化,先呼叫動畫的初始化方法 initialized(),同時呼叫 onAnimationStart() 通知動畫開始了,然後呼叫 getTransformation() 來根據當前時間計算動畫進度,緊接著呼叫 applyTransformation() 並傳入動畫進度來應用動畫。
再後,根據getTransformation() 方法的返回值,判斷動畫是否已經結束:如果沒結束就返回 true,已經結束或者被取消了就返回 false。所以 applyLegacyAnimation() 會根據 getTransformation() 的返回值來決定是否通知 ViewRootImpl 再發起一次遍歷請求,返回值是 true 表示動畫沒結束,那麼就去通知 ViewRootImpl 再次發起一次遍歷請求。然後當下一幀到來時,再從 DecorView 開始遍歷 View 樹繪製,重複上面的步驟,這樣直到動畫結束。
最後,最重要的一點:動畫並不是單獨執行的,是在View的每一幀的繪製流程裡被執行,也就是說,如果這一幀裡有一些 View 需要重繪,那麼這些工作同樣是在這一幀裡的這次遍歷 View 樹的過程中完成的。每一幀只會發起一次 perfromTraversals() 操作。
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