如何使用Flutter实现58同城中的加载动画详解
作者：吴振
前言
在应用中执行耗时操作时，为了避免界面长时间等待造成假死的现象，往往会添加一个加载中的动画来提醒用户，在58同城中也不例外，而且我们并没有使用系统默认的加载动画，而是制作了一个具有58特色的加载动画。
在本篇文章中，给大家分享下笔者使用Flutter实现58同城中加载动画的过程。先看一下加载动画的效果：
动画效果乍看比较复杂，难以看出端倪，其实我们可以先调慢动画的速度，这样能够比较清晰地分析出动画的流程。
动画的流程
动画由两个圆弧的动效组成，两个圆弧的起始点角度和扫过的弧度随着时间规律变化。仔细观察会发现，两个圆弧的动效其实是一样的，只不过起始位置是不一样的。我们先看下外部大圆弧的运动规律。
大圆弧从x轴正方向开始运动，按照动画的运动规律，可以将动画分为三个阶段：
第一阶段：圆弧起点的在x轴正方向，终点的角度x轴正方向开始向下逐渐增大，直到终点到达y轴负方向位置，最终圆弧扫过的角度为180度。
第二阶段：圆弧扫过的角度保持在180度，起点和终点一起顺时针旋转，直到旋转180度后终点到达x轴正方向。
第三阶段：圆弧的终点保持在x轴正方向，起点顺时针旋转，直到起点也到达x轴正方向，此时完成一个完整的动画。接下来继续重复动画的第一阶段，组成一个连贯的动画。
分析完动画的流程，思路就很清晰了，我们按照动画流程把动画拆分成三部分，通过对圆弧的起点、终点和扫过角度的变换，组合成一个完整的动画，然后不断地重复，最后就变成了一个加载中的动画效果。
接下来开始写代码实现。
由于动画是由一个圆弧不断变化组成的，如果使用Android，我们很自然的想到可以使用Canvas来进行圆弧的绘制，然后根据时间的变化不停地重新绘制圆弧，从而实现动画效果。那么在Flutter中是否也存在Canvas呢，答案是肯定的，Flutter和Android一样，也存在Canvas。
Flutter中的Canvas
Flutter中使用 CustomPainter 类在Canvas上进行绘制，该类包含一个 paint() 方法，该方法提供了一个Canvas对象，可以用来绘制各种图形。
abstract class CustomPainter extends Listenable {
void paint(Canvas canvas, Size size);
}
不过在Flutter中一切皆是Widget，而承载Canvas功能的Widget是 CustomPaint 类。 CustomPaint 包含一个painter属性，用来指定进行绘制的 CustomPainter，源码如下：
class CustomPaint extends SingleChildRenderObjectWidget {
const CustomPaint({
Key key,
this.painter,
});
final CustomPainter painter;
}
Flutter中的Canvas和Android类似，提供了一系列的API用来绘制点、线、圆形、正方形等，而且API很类似，对比一下Flutter与Android中Canvas的常见API（具体的参数列表请参考文档和源码，篇幅有限不再一一列出）：
| Android | Flutter | |
|---|---|---|
| 点 |
drawPoint() drawPoints() |
drawPoints() |
| 线 |
drawLine() drawLines() |
drawLine() |
| 圆 | drawCircle() | drawCircle() |
| 椭圆 | drawOval() | drawOval() |
| 圆弧 | drawArc() | drawArc() |
| 矩形 | drawRect() | drawRect() |
| Path | drawPath() | drawPath() |
| 图片 | drawBitmap() | drawImage() |
| 文字 | drawText() | drawParagraph() |
| 变换 |
save() restore() |
save() restore() |
要绘制动画中的圆弧，应该使用 drawArc() 方法来实现，这里需要注意的是drawArc()方法的参数：startAngle和sweepAngle的单位是弧度（180度等于π弧度）。
具体来看一下 Canvas.drawArc() 方法的参数列表：
/// rect: 圆弧四周范围所形成的矩形，在本篇中圆弧为圆形，可以使用Rect.fromCircle()确定圆弧的范围 /// startAngle: 圆弧起始点的角度，x轴正方向为0度，按顺时针递增，y轴负方向为90度，以此类推 /// sweepAngle: 圆弧扫过的角度，即圆弧终点所在的角度为startAngle + sweepAngle /// useCenter: 如果为true，圆弧两端会与圆心相连，形成一个扇形，本篇中应为false /// paint: 画笔，下文中会进行简单介绍 void drawArc(Rect rect, double startAngle, double sweepAngle, bool useCenter, Paint paint)
在Canvas的一系列方法中会发现一个熟悉的名称：Paint，与Android类似，Flutter中的Paint类也是用来描述画笔的。
Paint类
Paint类位于 dart.ui 库中，Paint类保存了画笔的颜色、粗细、是否抗锯齿、着色器等属性。
下面简单的介绍下几个常用的属性：
Paint paint = Paint() ..color = Color(0xFFFF552E) ..strokeWidth = 2.0 ..style = PaintingStyle.stroke ..isAntiAlias = true ..shader = LinearGradient(colors: []).createShader(rect) ..strokeCap = StrokeCap.round ..strokeJoin = StrokeJoin.bevel;
属性说明：
- color：Color类型，设置画笔的颜色。
- strokeWidth：double类型，设置画笔的粗细。
- style：PaintingStyle枚举类型，设置画笔的样式， PaintingStyle.stroke 为描边， PaintingStyle.fill 为填充。
- isAntiAlias：bool类型，设置是否抗锯齿，true为开启抗锯齿。
- shader：Shader类型，着色器，一般用来绘制渐变效果，可以使用 LinearGradient、 RadialGradient、 SweepGradient 等。
- strokeCap：StrokeCap枚举类型，设置线条两端点的样式， StrokeCap.butt 为无（默认值）， StrokeCap.round 为圆形， StrokeCap.square 为方形。
- strokeJoin：StrokeJoin枚举类型，设置线条交汇处的样式， StrokeJoin.miter 为锐角， StrokeJoin.round 为圆弧， StrokeJoin.bevel 为斜角，可以参考下图方便理解：
熟悉了Canvas和Paint的使用之后，就能够绘制出加载动画的圆弧了。当然，只是绘制出圆弧并没有什么用，主要是怎么让圆弧动起来。
Flutter中的动画
想要让圆弧动起来，我们需要使用到Flutter的动画。下面先来介绍下Flutter中动画的实现。
Flutter中的动画相关的类主要有以下几个：
Animation：动画的核心类，是一个抽象类。用来生成动画执行过程中的插值，输出的结果可以是线性或曲线的，Animation对象与UI渲染没有任何关系。
abstract class Animation<T> extends Listenable implements ValueListenable<T> {
/// 添加动画状态的监听
void addStatusListener(AnimationStatusListener listener);
/// 移除动画状态的监听
void removeStatusListener(AnimationStatusListener listener);
/// 获取当前动画的状态
AnimationStatus get status;
/// 获取当前动画的插值，执行动画时需要根据该值进行UI绘制等
T get value;
}
AnimationController：动画的管理类，继承自 Animation<double>。默认情况下在给定的时间范围内线性生成从0.0到1.0的值。
AnimationController对象需要传递一个vsync参数，它接收一个TickerProvider类型的对象，主要职责是创建Ticker。Flutter应用在启动时会绑定一个SchedulerBinding，可以给每一次屏幕刷新添加回调，Ticker就是通过SchedulerBinding来添加屏幕刷新的回调，当屏幕刷新时，会通知到绑定的Ticker回调。假如动画的UI不在当前屏幕，比如锁屏时，锁屏后屏幕停止刷新，不会通知SchedulerBinding，Ticker也就不会触发，这样就能够防止屏幕外的动画消耗不必要的资源。
class AnimationController extends Animation<double>
with AnimationEagerListenerMixin, AnimationLocalListenersMixin, AnimationLocalStatusListenersMixin {
/// value：动画的初始值，默认是lowerBound
/// duration：动画执行的时长
/// lowerBound：动画的最小值，默认值为0.0
/// upperBound：动画的最大值，默认值为1.0
/// vsync：可以通过 `with SingleTickerProviderStateMixin` 传入StatefulWidget对象
AnimationController({
double value,
this.duration,
this.lowerBound = 0.0,
this.upperBound = 1.0,
@required TickerProvider vsync,
}) {
_ticker = vsync.createTicker(_tick);
}
Ticker _ticker;
/// Ticker的回调，每次屏幕刷新都会回调
void _tick(Duration elapsed) {
notifyListeners();
}
/// 开始播放动画
TickerFuture forward({ double from })
/// 反向播放动画
TickerFuture reverse({ double from })
/// 设置动画重复执行
TickerFuture repeat({ double min, double max, bool reverse = false, Duration period })
/// 释放动画资源
void dispose()
}
CurvedAnimation：非线性动画类，继承自 Animation<double>。CurvedAnimation可以使用curve属性指定曲线函数Curve，类似Android动画的插值器，Flutter中已经实现了许多常用的曲线，在Curves类中可以找到，比如Curves.linear、Curves.decelerate、Curves.ease。也可以继承Curve类重写 transform() 方法来实现自定义的曲线函数。
class CurvedAnimation extends Animation<double>
with AnimationWithParentMixin<double> {
/// parent：指定AnimationController对象
/// curve：指定动画的曲线函数
CurvedAnimation({
@required this.parent,
@required this.curve,
})
}
abstract class Curve {
/// 计算动画执行中`t`点的插值，可以自定义曲线函数
double transform(double t)
}
Tween：补间值的生成类，继承自 Animatable<T>。
由于AnimationController的值范围默认为0.0到1.0，如果需要不同的范围或数据类型，可以使用Tween指定动画值的范围。Tween不仅能返回double类型的值，还有IntTween、ColorTween、SizeTween等各种返回不同数据类型的子类。
使用Tween对象需要调用 animate() 方法，传入AnimationController对象，该方法会返回一个Animation，这样就可以获取到动画的插值了。
class Tween<T extends dynamic> extends Animatable<T> {
/// begin：动画的起始值
/// end：动画的结束值
Tween({ this.begin, this.end });
/// 可以把double类型的动画插值转换成任何类型的值
T transform(double t)
/// parent：传入AnimationController对象
/// 返回Animation对象，使用Animation.value获取动画当前的插值
Animation<T> animate(Animation<double> parent)
}
AnimatedBuilder：用于构建动画的Widget，将动画和要执行动画的Widget关联起来，继承关系为AnimatedBuilder → AnimatedWidget → StatefulWidget。
class AnimatedBuilder extends AnimatedWidget {
const AnimatedBuilder({
@required Listenable animation,
@required this.builder,
});
/// typedef TransitionBuilder = Widget Function(BuildContext context, Widget child);
/// builder是一个函数，返回Widget对象
final TransitionBuilder builder;
@override
Widget build(BuildContext context) {
return builder(context, child);
}
}
abstract class AnimatedWidget extends StatefulWidget {
const AnimatedWidget({
@required this.listenable,
});
@protected
Widget build(BuildContext context);
@override
_AnimatedState createState() => _AnimatedState();
}
class _AnimatedState extends State<AnimatedWidget> {
@override
void initState() {
super.initState();
widget.listenable.addListener(_handleChange);
}
@override
void dispose() {
widget.listenable.removeListener(_handleChange);
super.dispose();
}
void _handleChange() {
setState(() { });
}
@override
Widget build(BuildContext context) => widget.build(context);
}
分析上面列出的源码，AnimatedWidget是一个StatefulWidget。当AnimatedWidget关联的_AnimatedState初始化时，会注册动画的监听函数_handleChange，_handleChange监听函数中又调用了setState()方法，即动画插值每次改变时都会调用build()方法。_AnimatedState.build()方法中又调用了AnimatedWidget.build()方法，在AnimatedBuilder中实现了AnimatedWidget.build()方法：调用属性builder生成Widget，最终实现了动画与Widget的绑定。
加载动画的实现
了解了Flutter的动画后，再结合之前对加载动画流程的分析，加载动画可分成三个阶段，我们可以依赖Tween类，指定值的范围从0.0到3.0变化，当然也可以只使用AnimationController，指定lowerBound和upperBound的值分别为0.0和3.0。这里之所以不使用CurvedAnimation，是因为加载动画的圆弧是线性变化的，不存在加速减速，没有必要使用。
大圆弧能够实现了，我们再来看内部的小圆弧，仔细观察会发现小圆弧的变化规律与大圆弧完全一致，只不过小圆弧的起始位置在x轴负方向，与大圆弧正好相差180度，也就是π弧度。在绘制大圆弧的同时，可以很轻松的计算出小圆弧的起点的角度（即大圆弧起点的角度+π弧度）。
至此整个动画的实现思路就清晰了：
- 自定义加载动画的Widget，继承自CustomPaint类。
- 使用AnimationController、Tween创建动画，动画的值范围从0.0到3.0线性变化，并且设置动画重复执行。动画插值每递增1.0代表动画执行的一个阶段。
- 继承CustomPainter类，实现paint()方法绘制圆弧。根据动画的插值判断当前属于动画的哪个阶段，再计算出圆弧的起点、扫过的角度，绘制出两个圆弧。
下面是实现加载动画的关键代码：
import 'dart:math';
import 'package:flutter/material.dart';
class WubaLoadingWidget extends StatefulWidget {
@override
_WubaLoadingWidgetState createState() => _WubaLoadingWidgetState();
}
class _WubaLoadingWidgetState extends State<WubaLoadingWidget>
with SingleTickerProviderStateMixin {
AnimationController _animationController;
Animation<double> _animation;
@override
void initState() {
super.initState();
_animationController = new AnimationController(
// 可以指定lowerBound、upperBound，使用AnimationController对象
// lowerBound: 0.0,
// upperBound: 3.0,
vsync: this,
duration: const Duration(milliseconds: 1500),
);
_animation = Tween(begin: 0.0, end: 3.0)
.animate(_animationController);
_animationController.forward(); // 执行动画
_animationController.repeat(); // 设置动画循环执行
}
@override
void dispose() {
// 调用dispose()方法释放动画资源
_animationController.dispose();
super.dispose();
}
@override
Widget build(BuildContext context) {
return AnimatedBuilder(
animation: _animationController,
builder: (BuildContext context, Widget child) {
return Container(
child: CustomPaint(
painter: _LoadingPaint(
value: _animation.value,
),
),
);
},
);
}
}
class _LoadingPaint extends CustomPainter {
final double value;
final Paint _outerPaint; // 大圆弧的Paint
final Paint _innerPaint; // 小圆弧的Paint
_LoadingPaint({
this.value,
});
@override
void paint(Canvas canvas, Size size) {
double startAngle = 0;
double sweepAngle = 0;
// 动画的第一阶段：圆弧起点为0度，终点的角度递增
if (value <= 1.0) {
startAngle = 0;
sweepAngle = value * pi;
}
// 动画的第二阶段：圆弧扫过的弧度为π弧度（180度），起点、终点一起顺时针旋转，一共旋转π弧度
else if (value <= 2.0) {
startAngle = (value - 1) * pi;
sweepAngle = pi;
}
// 动画的第三阶段：圆弧的终点不变，起点从x轴负方向开始顺时针旋转，直到起点也到达x轴正方向
else {
startAngle = pi + (value - 2) * pi;
sweepAngle = (3 - value) * pi;
}
// 绘制外圈的大圆弧
canvas.drawArc(outerRect, startAngle, sweepAngle, false, _outerPaint);
// 绘制内圈的小圆弧
canvas.drawArc(innerRect, startAngle + pi, sweepAngle, false, _innerPaint);
}
@override
bool shouldRepaint(CustomPainter oldDelegate) {
return true;
}
}
总结
Flutter的Canvas、Paint与Android的API非常类似，基本的思路也一致，对于Android同学比较容易掌握。
Flutter中动画的实现相较于Android逻辑更加清晰简单，方便易用。AnimatedBuilder类巧妙的将UI与动画整合在一起，把UI和动画职责分离，这种思路值得学习。Flutter中的动画还有路由过渡动画、Hero动画、切换动画组件AnimatedSwitcher等，有需要的同学可以查找相关资料。
如果大家需要定制一些个性化的加载动画，推荐一个GitHub的开源项目：flutter_spinkit，这个插件提供了很多种常用的加载动画效果。
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