Android Animation Interpolator - Android 动画插值器分析

关于 TimeInterpolator

TimeInterpolator 是整个动画插值器的最顶层接口，只有一个方法，此处列出代码文件全文：

package android.animation;  /**  * A time interpolator defines the rate of change of an animation. This allows animations  * to have non-linear motion, such as acceleration and deceleration.  */ public interface TimeInterpolator {     /**      * Maps a value representing the elapsed fraction of an animation to a value that represents      * the interpolated fraction. This interpolated value is then multiplied by the change in      * value of an animation to derive the animated value at the current elapsed animation time.      *      * @param input A value between 0 and 1.0 indicating our current point      *        in the animation where 0 represents the start and 1.0 represents      *        the end      * @return The interpolation value. This value can be more than 1.0 for      *         interpolators which overshoot their targets, or less than 0 for      *         interpolators that undershoot their targets.      */     float getInterpolation(float input); }

问题是，插值器是怎么办到的？继续看注释。

插值器用一个 0~1.0 范围的浮点数表示当前动画播放的进度，0 代表开始播放，1.0 代表播放结束。通过 getInterpolation 把当前进度映射成另一个值 。动画参照的时间由此被「篡改」，动画的速度由此被改变。

接下来要思考的问题是， getInterpolation 是怎么被调用到的？要回答这个问题，我们必须回到 ValueAnimator 的源码：

关于 AnimationHandler

AnimationHandler 是 ValueAnimator 定义的一个静态内部类，它实现了一个 runnable，在内部维护一个计时循环（和 Choreographer 有关 TODO），从而产生计时脉冲（timing pulse），动画之所以能「动」，就是计时脉冲在起作用，可认为是动画的「心脏」，功能类似于单片机的晶振。

程序内所有动画共享同一个脉冲，使所有动画共享一个时间，以保证同步。每次脉冲发生时，每一个动画都会根据当前时间（对应@input）和 TimeInterpolator（对应 getInterpolation方法），计算出另一时间（对应 @return）。以下是函数调用栈（不完全）：

// 内部维护一个 runnable，`Choreographer` 应该是维护计时循环的核心类，暂不深究了 TODO； run();  // 总之这个函数会被定时调用到，它遍历所有的动画，决定把某个动画放入等待队列，还是从等待队列中取出来执行； doAnimationFrame(long mChoreographer.getFrameTime());  // 如果某个动画处于激活状态，则这个函数会被调用到； anim.doAnimationFrame(long frameTime)  // 然后调用到这个函数，上述函数调用中的 frameTime 被转换成了 currentTime，表示动画的当前时间； animationFrame(long currentTime);     // 这个算式很简单，根据动画时长、当前时间、开始时间，算出动画的播放进度，一个 0~1.0 范围的浮点数；     float fraction = mDuration > 0 ?         (float)(currentTime - mStartTime) / mDuration : 1f;  // 接下来的这个函数调用就很关键了，它的入口参数是动画的播放进度； animateValue(float fraction);     // 其一：通过 Interpolator 篡改播放进度；     fraction = mInterpolator.getInterpolation(float fraction);     // 其二：通过 TypeEvaluator 计算动画过程值，PropertyValuesHolder 是处理计算的核心类 TODO；     mValues[i].calculateValue(fraction);     // 其三：回调监听器，发出动画值改变的通知；     mUpdateListeners.get(i).onAnimationUpdate(this);

再次强调两个关键类：Interpolator 和 TypeEvaluator

这样，动画就可以忽快忽慢，或者全程加速，或者全程减速，或者是某种奇特的时间曲线。

TimeInterpolator 的「徒子徒孙」

TimeInterpolator 毕竟只是一个接口，没有任何具体实现，所以播放进度到底是如何被篡改的呢？请看它的「徒子徒孙」：

public interface TimeInterpolator {} public interface Interpolator extends TimeInterpolator {} abstract public class BaseInterpolator implements Interpolator {} // 直接继承自 BaseInterpolator 的子类有： AccelerateDecelerateInterpolator, AccelerateInterpolator, AnticipateInterpolator, AnticipateOvershootInterpolator, BounceInterpolator, CycleInterpolator, DecelerateInterpolator, LinearInterpolator, OvershootInterpolator, PathInterpolator

[AccelerateDecelerateInterpolator]

( http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/ext/com.google.android/android/5.1.1_r1/android/view/animation/AccelerateDecelerateInterpolator.java)

public float getInterpolation(float input) {     return (float)(Math.cos((input + 1) * Math.PI) / 2.0f) + 0.5f; }

什么？你说抽象？没关系，上图，插值方法对应的图形：

红线是我特意标注的，在 [0, 1] 范围内，开头和结尾斜率小，中间斜率大。也就是说，两头慢，中间快。

CycleInterpolator

CycleInterpolator 的插值方法：

public float getInterpolation(float input) {     return (float)(Math.sin(2 * mCycles * Math.PI * input)); }

CycleInterpolator mCycles=1 时的图形：

被篡改后的播放进度为 负数 是怎么回事？需要回到 getInterpolation(float) 方法，查看它对返回值的解释：

[0, 1.0] 是未被篡改前的动画播放进度范围（即入口参数的范围），至于被篡改后的值， 超过 1 被称为「过冲」，小于 0 被称为「下冲」 。

过冲和下冲目前我理解的也不是很清楚（TODO），所以还是看 GIF 图吧：

CycleInterpolator 的 GIF 效果图：

从 ApiDemos 观察插值器的实际运行效果

这里只列出了两个插值器，还有很多很多，理解这些插值器的最好办法是观看它们的运行效果，修改参数再次观看运行效果。ApiDemos 包含这样的代码：

ApiDemos/app/src/main/java/com/example/android/apis/view/Animation3.java

附录

interpolation搜索自CNKI词典

1. 插值法、内插法、内推法、插入法 2. 插入、插入物 3. 窜改

～by central difference  中差插值法 ～by continued fractions 用连分式的插值法 ～by convergents         收敛插值法 ～by propotionaI parts   比例插值法 ～error                  内插误差 ～error-filter           内插误差滤波器 ～factor                 内插因子 ～formula                插值公式 ～functions              插值函数 ～line                   内插行 ～method                 内插法，插入法 ～models                 插值模型 ～of contours            等高线内插 ～of gravity             重力内插 ～oscillator             内插振荡器 ～polynomial             插值多项式 ～property               插入性质 ～series                 插值级数 ～set                    插入集[合] ～table                  内插表 ～technique              插入法，间插法 ～theory                 插值理论

来源：英汉科技大词库·第二卷 E-M

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