深入理解 Android Transition 场景动画

2020年10月19日 Android Android, 动画评论

Transition 概念

Transition 是指不同 UI 状态转换时的动画。其中有两个关键概念：场景（Scene）和转换（Transition）。场景定义了一个确定的 UI 布局状态，而转换定义了两个场景切换时过渡的动画。

当两个场景进行切换时，Transition 主要有下面两个行为：

1、确定开始场景和结束场景中每个 view 的状态。
2、根据状态差异创建 Animator，用于场景切换时每个 view 的动画。

例如最简单的对View的隐藏增加渐变动画：

1 2	TransitionManager.beginDelayedTransition(viewGroup, new Fade()); view.setVisibility(View.GONE);

动画执行的基本流程：
1、TransitionManager.beginDelayedTransition(viewGroup, new Fade()); 确定子view初始状态。
2、调用view.setVisibility(View.GONE);之后，framework会调用Transition类的captureEndValues()方法，记录每个view最新的可见状态。
3、 framework调用Transition的createAnimator()方法。transition会分析每个view的开始和结束时的数据发现view在开始时是可见的，结束时是不可见的。Fade（Transition的子类）会利用这些信息创建一个用于把view的alpha属性变为0的 Animator，并返回 Animator 对象。
4、framework会执行返回的 Animator 动画

beginDelayedTransition 方法分析

public static void beginDelayedTransition(final ViewGroup sceneRoot, Transition transition) {
    ... ...
    // 确定 sceneRoot 的子 view 初始状态
    sceneChangeSetup(sceneRoot, transitionClone);
    Scene.setCurrentScene(sceneRoot, null);
    
    // 在下一次 sceneRoot 绘制之前，确定 view 结束状态
    sceneChangeRunTransition(sceneRoot, transitionClone);
}

private static void sceneChangeRunTransition(final ViewGroup sceneRoot, final Transition transition) {
    MultiListener listener = new MultiListener(transition, sceneRoot);
    sceneRoot.addOnAttachStateChangeListener(listener);
    // PreDraw 监听，确定结束状态
    sceneRoot.getViewTreeObserver().addOnPreDrawListener(listener);
}

private static class MultiListener implements ViewTreeObserver.OnPreDrawListener, View.OnAttachStateChangeListener {

    ... ...

    @Override
    public boolean onPreDraw() {
        ... ...
        mTransition.captureValues(mSceneRoot, false);
        if (previousRunningTransitions != null) {
            for (Transition runningTransition : previousRunningTransitions) {
                runningTransition.resume(mSceneRoot);
            }
        }
        
        // 执行动画 调用 Transition.createAnimators() & Transition.runAnimators()
        mTransition.playTransition(mSceneRoot);

        return true;
    }
};

页面过渡动画

过渡动画使得 Activity 跳转或者 Fragment 切换等显得不那么生硬，通过共享元素（Share Element）过渡决定了两个 Activity/Fragment 共享的视图如何在这些跳转的时候执行过渡动画。例如，如果两个 Activity 使用相同的图片（但位置和大小不同），通过 changeImageTransform 共享元素过渡就会在这些 Activity/Fragment 之间流畅地平移和缩放该图片。如图所示共享元素过渡效果：

支持的Android最低版本：Android 5.0 (API 21)

Content Transition

内容变换（Content Transition）决定了非共享view元素在 activity 和 fragment 切换期间是如何进入或者退出场景的。Content Transition 的触发是通过改变 view 的 visibility 来实现的。

setExitTransition() - 当A start B时，使A中的View退出场景的transition

setEnterTransition() - 当A start B时，使B中的View进入场景的transition

setReturnTransition() - 当B 返回 A时，使B中的View退出场景的transition

setReenterTransition() - 当B 返回 A时，使A中的View进入场景的transition

Shared Element Transition

共享元素变换（Shared Element Transition）决定了共享view元素从一个 Activity/Fragment 到另一个 Activity/Fragment t 的切换中是如何动画变化的。共享元素变换并不是真正实现了两个activity或者Fragment之间元素的共享，Framework采用了不同的方法来达到相同的视觉效果。共享元素默认其实是绘制在整个view树结构的最上层，在一个叫ViewOverlay的东西上面。

setSharedElementEnterTransition() - 设置在A进入B的时候播放的动画，共享元素以A中的位置作为起始，B中的位置为结束来播放动画。

setSharedElementReturnTransition() - 设置在B返回A的时候播放的动画，共享元素以B中的位置作为起始，A中的位置为结束来播放动画。

Activity 共享元素过渡动画

设置允许过渡动画

按官方文档的说法，使用过渡动画之前需要在 Activity 设置启用，须在 setContentView() 之前调用，最好是放在 super.onCreate() 之前，避免 6.0 及以下机型报错：requestFeature() must be called before adding content。

1	getWindow().requestFeature(Window.FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS);

或者在Theme的定义里面加上

1	<item name="android:windowActivityTransitions">true</item>

开启过渡动画

例如上面示例图里面，由搜索结果页跳商详页，主图缩放效果

1、两个页面执行过渡的共享元素分别设置相同的 transitionName

1
2
3

<ImageView
    ...
    android:transitionName="imgTransition" />

2、执行过渡动画跳转

// 纯页面过渡，无共享元素，可以替代 Activity 过渡动画
startActivity(new Intent(this, DetailActivity.class), ActivityOptions.makeSceneTransitionAnimation(this).toBundle());

// 单个共享元素
startActivity(new Intent(this, DetailActivity.class), 
        ActivityOptionsCompat.makeSceneTransitionAnimation(this, imageView, "imgTransition").toBundle());
        
// 多个共享元素
Pair<View, String> pair1 = Pair.create((View) image, "imgTransition");
Pair<View, String> pair2 = Pair.create((View) title, "titleTransition");
...
ActivityOptionsCompat transitionActivityOptions = ActivityOptionsCompat.makeSceneTransitionAnimation(ActTransitionActivity.this, pair1, pair2, ...);
startActivity(new Intent(this, DetailActivity.class), transitionActivityOptions.toBundle());

3、由于一个页面布局里面不允许有重名的 transitionName 的元素，对于列表，例如 RecyclerView，可以在 onBindViewHolder 的时候，手动设置 transitionName。

public void onBindViewHolder(final ViewHolder viewHolder, final int position) {
    ...
    ViewCompat.setTransitionName(viewHolder.image, position + "_imgTransition");
}

那么点击跳转到商详页的时候，把对应位置的 transitionName 通过参数带过去，并设置给商详页主图 ImageView 的 transitionName。

Tips
1、页面退出时，应该调用 **Activity.finishAfterTransition()**，不能直接调用 finish()，否则过渡动画将不执行。

2、过渡动画过程包括 Shared Element Transition 和 Content Transition，指共享元素和其他非共享元素的过渡动画。

Fragment 共享元素过渡动画

Fragment 的过渡动画是天然支持的，在为 Fragment 添加 Transition 的时候并不需要像 Activity 一样设置 Window.FEATURE_ACTIVITY_TRANSITIONS 和 Window.FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS。

例如，FragmentA 切换到 FragmentB，需要分别设置共享元素的 transitionName。Fragment 同样也支持设置过渡动画类型

Fragment.setSharedElementEnterTransition()
Fragment.setSharedElementExitTransition()
Fragment.setExitTransition()
Fragment.setEnterTransition()
Fragment.setReturnTransition()
Fragment.setReenterTransition()

1. 对于fragment通过 replace() 的情况：

getSupportFragmentManager()
    .beginTransaction()
    .addSharedElement(holder.image, "imgTransition")
    .replace(R.id.container, FragmentB)
    .addToBackStack(null)
    .commit();

2. 对于fragment通过 add()/show()/hide() 的情况

getSupportFragmentManager()
    .beginTransaction()
    .addSharedElement(holder.image, "imgTransition")
    .add(R.id.container, FragmentB)
    .show(FragmentB)
    .hide(FragmentA)
    .setReorderingAllowed(true) // 必须设置，否则无效果
    .commit();

过渡动画分析

页面进入和退出时，过渡动画执行顺序如图所示：

动画类型

过渡时，可以设置一些动画效果（android.transition.Transition），一般默认是 Fade（淡入淡出）或 AutoTransition。系统还提供了其它一些动画，基本适用于大部分场景了。

Slide（滑动式，可以选择滑动方向）
Explode（分解，类似Slide，但是会根据共享元素中心做方向计算，可以理解为周围发散）
ChangeBounds（布局边界的变化动画效果）
ChangeClipBounds（裁剪边界的变化动画效果）
ChangeTransform（缩放和旋转方面的变化动画效果）
ChangeImageTransform (尺寸和缩放方面的变化动画效果)
AutoTransition（实际上包含了Fade-out，ChangeBounds和Fade-in的集合，对共享元素设置时包含的Fade无效果）
TransitionSet（实现动画集合，AutoTransition 基于此类实现）

// 页面跳转时，前一个页面非共享元素退出的动画
getWindow().setExitTransition(new Slide());
// 跳转返回时，前一个页面非共享元素进入的动画
getWindow().setReenterTransition(null);

// 页面跳转时，后一个页面非共享元素进入的动画
getWindow().setEnterTransition(new Explode());
// 跳转返回时，后一个页面非共享元素退出的动画
getWindow().setReturnTransition(new Fade());

// 前一个页面共享元素退出动画，一般不用设置，默认为move效果
getWindow().setSharedElementExitTransition(new Fade().setDuration(1000));
// 后一个页面共享元素进入动画
getWindow().setSharedElementEnterTransition(new AutoTransition());

也可以分别在两个 Activity 的 Theme 里面配置转场动画效果：

<style name="BaseAppTheme" parent="android:Theme.Material">
      <!-- enable window content transitions -->
      <item name="android:windowActivityTransitions">true</item>
    
      <!-- specify enter and exit transitions -->
      <item name="android:windowEnterTransition">@transition/explode</item>
      <item name="android:windowExitTransition">@transition/explode</item>
    
      <!-- specify shared element transitions -->
      <item name="android:windowSharedElementEnterTransition">
        @transition/change_image_transform</item>
      <item name="android:windowSharedElementExitTransition">
        @transition/change_image_transform</item>
</style>

<!-- res/transition/change_image_transform.xml -->
<transitionSet xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
    <changeImageTransform/>
</transitionSet>

对于上述的各种 Transition，我们也可以设置其动画时长、插值器等。

1
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3

Transition.setDuration(300);
Transition.setInterpolator(new FastOutSlowInInterpolator());
Transition.setStartDelay(200);

自定义 Transition

若系统提供的动画无法满足需求，也可以扩展 Visibility/Transition 类实现自定义转场动画效果。例如自定义一个文字大小和颜色渐变的 Transition。

public class ChangeTextTransition extends Transition {

    protected static final String PROPNAME_TEXTSIZE = "ChangeTextTransition::textSize";
    protected static final String PROPNAME_TEXTCOLOR = "ChangeTextTransition::textColor";

    public ChangeTextTransition() {
        addTarget(TextView.class);
    }

    @Override
    public void captureStartValues(TransitionValues transitionValues) {
        ShareElementInfo info = ShareElementInfo.getFromView(transitionValues.view);
        if (info == null || !(info.getViewStateSaver() instanceof TextViewStateSaver)) {
            return;
        }
        
        // 保存 Start TextView 的字体大小及颜色值
        captureValues(transitionValues, (TextViewStateSaver) info.getViewStateSaver(), info.isEnter() ? info.getFromViewBundle() : info.getToViewBundle());
    }

    @Override
    public void captureEndValues(TransitionValues transitionValues) {
        ShareElementInfo info = ShareElementInfo.getFromView(transitionValues.view);
        if (info == null || !(info.getViewStateSaver() instanceof TextViewStateSaver)) {
            return;
        }
        
        // 保存 End TextView 的字体大小及颜色值
        captureValues(transitionValues, (TextViewStateSaver) info.getViewStateSaver(), info.isEnter() ? info.getToViewBundle() : info.getFromViewBundle());
    }

    protected void captureValues(TransitionValues value, TextViewStateSaver stateSaver, Bundle viewExtraInfo) {
        value.values.put(PROPNAME_TEXTSIZE, stateSaver.getTextSize(viewExtraInfo));
        value.values.put(PROPNAME_TEXTCOLOR, stateSaver.getTextColor(viewExtraInfo));
    }

    @Override
    public Animator createAnimator(ViewGroup sceneRoot, TransitionValues startValues, TransitionValues endValues) {
        ShareElementInfo info = endValues==null?null:ShareElementInfo.getFromView(endValues.view);
        if (info == null || !(info.getViewStateSaver() instanceof TextViewStateSaver)) {
            return null;
        }
        final TextView view = (TextView) endValues.view;

        view.setPivotX(0f);
        view.setPivotY(0f);
        float startTextSize = (float) startValues.values.get(PROPNAME_TEXTSIZE);
        final float endTextSize = (float) endValues.values.get(PROPNAME_TEXTSIZE);
        ObjectAnimator textSizeAnimator = ObjectAnimator.ofFloat(view, new TextSizeProperty(), startTextSize, endTextSize);

        int startTextColor = (int) startValues.values.get(PROPNAME_TEXTCOLOR);
        int endTextColor = (int) endValues.values.get(PROPNAME_TEXTCOLOR);
        ObjectAnimator textColorAnimator = ObjectAnimator.ofArgb(view, new TextColorProperty(), startTextColor, endTextColor);

        // 根据之前保存的 Start&End TextView 文字大小及颜色做渐变动画
        AnimatorSet animatorSet = new AnimatorSet();
        animatorSet.playTogether(textSizeAnimator, textColorAnimator);
        return animatorSet;

    }

    private class TextSizeProperty extends Property<TextView, Float> {

        public TextSizeProperty() {
            super(Float.class, "textSize");
        }

        @Override
        public void set(TextView object, Float value) {
            object.setTextSize(TypedValue.COMPLEX_UNIT_PX, value);
        }

        @Override
        public Float get(TextView object) {
            return object.getTextSize();
        }
    }

    private class TextColorProperty extends Property<TextView, Integer> {

        public TextColorProperty() {
            super(Integer.class, "textColor");
        }

        @Override
        public void set(TextView object, Integer value) {
            object.setTextColor(value);
        }

        @Override
        public Integer get(TextView object) {
            return object.getCurrentTextColor();
        }
    }
}

Transition Overlap

默认情况下，内容过渡动画的后一个页面的 Enter/Return 转换会在前一个页面的 Exit/Reenter 转换结束前一点开始，产生一个小的重叠来让整体的效果更自然、更协调。默认 overlap 是 true，进入转换会退出转换开始后尽可能快地开始，如果设置为 false，进入转换只能在退出转换结束后开始，通常都为 true。

1 2	getWindow().setAllowEnterTransitionOverlap(true); getWindow().setAllowReturnTransitionOverlap(true);

Shared Element Overlay

默认情况下，共享元素视图是绘制在整个视图结构之上的（的 ViewOverlay 层）。但是如果共享元素周围有点击效果，例如 ?attr/selectableItemBackground 波纹效果，那么如果共享元素视图绘制在整个视图结构之上，点击时在波纹效果还没消失的时候，会堆叠一个共享元素视图，比较影响协调性，可以把 sharedElementsUseOverlay 置为 false。

1	getWindow().setSharedElementsUseOverlay(false)

更新共享元素

如上图所示，共享元素过渡跳转到预览页后，我们可以通过 ViewPager 切换到其他元素，那么返回时如果未更新共享元素对应关系，则返回时会出现找不到对应的共享元素，而无法执行过渡动画。理想情况如下图所示：

那么我们可以通过 SharedElementCallback 来更新共享元素对应关系。

对于列表页 ListActivity：

setExitSharedElementCallback(new SharedElementCallback() {
    
    private void removeOldViews(List<String> names, Map<String, View> sharedElements) {
        if (!names.isEmpty()) {
            for (String name : names) {
                sharedElements.remove(name);
            }
            names.removeAll(namesTobeRemoved);
        }
    }
    
    @Override
    public void onMapSharedElements(List<String> names, Map<String, View> sharedElements) {
        // 清除旧的共享元素关系
        removeOldViews(names, sharedElements);
        ViewHolder viewHolder = recyclerView.findViewHolderForPosition(currentPosition);
        View imageView = viewHolder.itemView.findViewById(R.id.image);
        
        // 更新共享元素对应关系
        names.add(imageView.getTransitionName());
        sharedElements.put(imageView.getTransitionName(), imageView);
    }
});

对于预览页 PreviewActivity:

ActivityCompat.setExitSharedElementCallback(this, new SharedElementCallback() {

    private void removeOldViews(List<String> names, Map<String, View> sharedElements) {
        if (!names.isEmpty()) {
            for (String name : names) {
                sharedElements.remove(name);
            }
            names.removeAll(namesTobeRemoved);
        }
    }

    @Override
    public void onMapSharedElements(List<String> names, Map<String, View> sharedElements) {
        // 清除旧的共享元素关系
        removeOldViews(names, sharedElements);
        Fragment fragment = getCurrentFragment();
        if(fragment != null) {
            View view = fragment.getView();
            ImageView imageView = view.findViewById(R.id.image);
            
            // 更新共享元素关系
            sharedElements.put(imageView.getTransitionName(), imageView);
            names.add(imageView.getTransitionName());
        }
    }
});

Tips
1、在PreviewActivity ViewPager 切换时，需要把当前的 position 通知给 ListActivity，RecyclerView 自动滚动到对应 position 位置，返回时才能获取到对应的 ViewHolder
2、若不希望实时更新 position，也可以在预览页返回的时候的时候再更新，那么可能就需要延迟过渡动画，等待 RecyclerView 滚动到对应位置绘制完成，再执行过渡动画。对于 Activity 可以通过 postponeEnterTransition() 和 startPostponedEnterTransition() 来停止和恢复过渡动画，对于 Fragment 可以通过 getActivity().supportPostponeEnterTransition() 和 getActivity().supportStartPostponedEnterTransition() 来停止和恢复过渡动画

布局变化过渡动画

布局变化自动监听

1	TransitionManager.beginDelayedTransition(viewGroup)

当我们调用 TransitionManager.beginDelayedTransition(viewGroup) 方法时，会立即记住当前 viewGroup 底下子节点的状态，然后在下一帧中再次记录 viewGroup 所有子节点的状态，根据状态差异执行过渡动画。默认动画是 AutoTransition。例如：

// CHANGE SIZE
TransitionManager.beginDelayedTransition(rootViewGroup);
ViewGroup.LayoutParams layoutParams = imageView.getLayoutParams();
if (sizeChanged) {
    layoutParams.width = 200;
    layoutParams.height = 200;
} else {
    layoutParams.width = 100;
    layoutParams.height = 100;
}
imageView.setLayoutParams(layoutParams);

// CHANGE POSITION
TransitionManager.beginDelayedTransition(rootViewGroup, new AutoTransition());

LinearLayout.LayoutParams layoutParams = (LinearLayout.LayoutParams) imageView.getLayoutParams();
if (locationChanged) {
    layoutParams.gravity = Gravity.CENTER;
} else {
    layoutParams.gravity = Gravity.LEFT;
}
imageView.setLayoutParams(layoutParams);

animateLayoutChanges 属性

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    ...
    android:animateLayoutChanges="true">

    <ImageView
        android:layout_width="48dp"
        android:layout_height="48dp"
        android:src="@mipmap/ic_launcher"/>

    <TextView
        android:id="@+id/tvText"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="some text" />

</LinearLayout>

通过布局属性 animateLayoutChanges，可以为子 View 变化自动执行过渡动画。如图所示：

场景过渡框架

前文主要说明 Activity 之间跳转的过渡动画，那么如果在同一个 Activity 内的各个组件之间打造过渡动画效果，就可以通过场景过渡框架。场景过渡有两个关键概念：场景（Scene）和转换（Transition），简单的说就是每个 Scene 提供对应的UI布局组件，Transition 负责 Scene 执行两个 Scene 之间变换的过渡动画执行。对于两个场景之间添加过渡动画效果流程如下：

1、为起始布局和结束布局分别创建一个 Scene 对象。
2、创建一个 Transition 对象以定义所需的动画类型。
3、调用 TransitionManager.go()，然后系统会运行动画以交换布局。

布局变化场景动画

为两个布局创建Scene。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/scene_root"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <include layout="@layout/a_scene" />
</FrameLayout>

第一个场景布局：res/layout/a_scene.xml

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/scene_container"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="horizontal">

    <TextView
        android:id="@+id/text_view1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Text Line 1" />

    <TextView
        android:id="@+id/text_view2"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Text Line 2" />
</LinearLayout>

第二个场景布局：res/layout/b_scene.xml，更改了布局方向和文本排列方式

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/scene_container"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">

    <TextView
        android:id="@+id/text_view2"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Text Line 2" />

    <TextView
        android:id="@+id/text_view1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Text Line 1" />
</LinearLayout>

注意：两个场景布局需要做过渡动画的节点id需要保持一致！

public class SceneTransitionActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_scene_transition);

        ViewGroup sceneRoot = (ViewGroup) findViewById(R.id.scene_root);

        Scene aScene = Scene.getSceneForLayout(sceneRoot, R.layout.a_scene, this);
        final Scene bScene = Scene.getSceneForLayout(sceneRoot, R.layout.b_scene, this);

        sceneRoot.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // 执行场景动画
                TransitionManager.go(bScene, new ChangeBounds());
            }
        });
    }
}

执行场景动画效果如图所示：

本文链接： http://smuyyh.top/2020/10/19/android-transition/

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所长

Android Development Engineer