彻底理解 Android 中的阴影

如果我们想创造更好的 Android App，我相信我们需要遵循 Material Design 的设计规范。一般而言，Material Design 是一个包含光线，材质和投影的三维环境。如果我们想要在 App 的开发过程中，跟随 Material Design 的设计原则，那么理解 光 与 阴影 就显得尤为重要了。

我将尝试解释本文中的以下主题。

• Android 中的 3D
• 深度（Depth）
• Z 轴，Elevation 和 Translation Z。
• 光源
• 按钮状态（按下和静止）
• Outline
• 自定义的 ViewOutlineProvider

在深入到阴影和光线之前，我想告诉你我们的真实环境什么？

什么是 3D？

真实的物质环境，是一个三维空间，这意味着所有的物体对象都有 X、Y 和 Z 维度。Z轴与显示器的平面垂直对齐，正 Z 轴朝向观察者延伸。在 Material Design 的世界里，每个物体都有 1dp 的厚度。

Android 的Depth

Material Design 不同于其他的设计指南，因为它增加了 Depth（深度）的概念。而 Depth 在真实的视觉中，有重要的意义。

我们可以认为我们桌子上有一层纸，如果我们再贴一张纸，我们的眼睛会觉得它有一个深度。

让我们通过 Material Design 的应用截图来想象它。

让我们来看看屏幕上的各个元素。

• 屏幕（表层 - 深度为 0 ）
• CardViews
• App UI 布局
• 浮动动作按钮（Floating Action Button）

这里面，每个元素都在另一个元素之上。CardView 可以滚动，所以我们可以说第一层是可滚动的内容，第二层是 AppBar 布局，第三层（顶层）是浮动动作按钮。

那么，我们如何定义层级？我们如何让用户感受到深度？答案是： Z 轴。

Android 中的 Z 值是什么？

View 的 Z 值有两个组成部分：

• Elevation：高度，一个静态值。
• Translation Z：Z轴变动值，用于动画的动态值。

我总是在想 Elevation 和 Translation Z 有什么区别。

Elevation 是静态的，所以你最好不要动态的去改变他。如果你想在 Z 轴上做动画的效果（如按下态或者静止态），你需要使用 Translation Z 属性。

Translation Z 是动态的，当你创建一个空白项目，并在其中增加一个按钮的时候，当你按下它你将会看到阴影变大了。实际上 Elevation 并没有变化，而是 Translation Z 属性在变化。这是 Android 使用默认的状态列表动画，更改 Z 属性。

Z Vaue = Elevation + TranslationZ

如果我们改变两个具有 Z 值的 View，让它们相交。Android如何处理屏幕上的层级？让我用一个我设计的图表向你展示。

另外一个问题，我们如何看到物体的影子？我们是需要一个阴影吗？不是的，我们是需要一个光源。

Android 中的光源是什么？

其实问题不在于是什么？而是在哪里。

在现实中，如果我们手持一个手电筒照桌子上的物体（从它的顶部），阴影的长度会缩短，当你降低它的时候，阴影的长度会增加。

那么在 Android 的 Material Design 中，光源在哪里？在顶部？还是有角度的？经过一番研究，我发现这个现象。

Android 中存在两个光源，顶部那个是关键的光源，而另一个是环境光源，我们看到的阴影实际上是这两个光源的组合。

让我们看看显示的效果。

在 Android 中，我们有很多小部件。按钮、CardView、对话框，抽屉等所有这些都是视图。如果有一个光源，我们就有阴影。那么我们如何在Android中决定 Z 值呢？Material Design 是如何规定这些的？

有一个示意图来反映这种情况。

静止或者按下

正如我之前提到的，在 Android Framework 中，一些动画是为小部件而实现的。如果你在布局中放置浮动操作按钮，默认情况下它将具有 6dp 的 Elevation。但是你会注意到当你按下按钮时，FAB 的 Elevation 将会提高到 12 dp 。

让我告诉你，在这个过程中发生了什么。

其实FAB有 6dp 的 Elevation 。当您按下按钮时， translationZ 值开始增加。ViewPropertyAnimator 通过将 translationZ 值从 0dp 更改为 6dp 来 让视图动起来。如果你释放按钮，ViewPropertyAnimator 播放动画，将 translationZ 从 6dp 变到 0dp。你可以为你的视图创建自定义状态列表动画，并将其添加到你的视图上。

我们来看一下这个过程的流程图。

阴影的秘密：Outline

Outline 是一个属于 android.graphic 下的类，看看它的文档都说了什么

定义一个简单的形状，用于图形的边界区域。

可以为 View 计算，也可以由 Drawable 计算，以驱动由视图投射的阴影的形状，或剪裁视图的内容。

每个 View 都有默认的轮廓以显示其阴影。如果我们创建一个可绘制的自定义形状，其轮廓将根据其形状在内部进行计算。所以，如果我们画圆，轮廓将会是圆的。如果我们绘制矩形，轮廓将是矩形。

总而言之，有一个 Outlin 可以让你以不可见的方式看到这个效果。但是，如果我想创建一个自定义的视图，并动态地改变它的边界呢？Android 会为我的自定义视图提供了 Outline 吗？

Android 当然为我们提供了自定义 Outline 的办法，那就是 ： ViewOutlineProvider 。

什么是 ViewOutlineProvider

在我最近的开源的 ScalingLayout 库中，我没有对自定义视图实现阴影效果。我以为这是非常漂亮，没有影子。但要记住 Material Design 的基础知识，3D，Depth，Z-Value。

在这个动画中，我们可能无法确定那些地方是可以被点击的，而且缩放布局中并没有阴影。

接下来我们为自定义的视图提供动态的轮廓。

public class ScalingLayoutOutlineProvider extends ViewOutlineProvider {

    @Override
    public void getOutline(View view, Outline outline) {
        outline.setRoundRect(0, 0, width, height, radius);
    }
}

public class ScalingLayout extends FrameLayout {
    
    //...
    viewOutline = new ScalingLayoutOutlineProvider(w, h, currentRadius);
    setOutlineProvider(viewOutline);
    //..
    
}

这样，我们就为自定义的 View 增加了高度的支持。

更多有关于 ViewOutlineProvider 的使用中，被简化的一些基础知识，你可以在 ScalingLayout 中找到细节。

https://github.com/iammert/ScalingLayout

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