【Android】MotionLayout实现动画效果

【Android】MotionLayout实现开场动画

在移动应用开发中，动画不仅仅是美化界面的工具，它更是提升用户体验的关键手段。Android 平台一直以来都提供了丰富的动画框架，但随着应用复杂性的增加，开发者对动画的需求也变得更加复杂和多样化。为了更好地应对这些需求，Google 在 ConstraintLayout 的基础上推出了 MotionLayout。

效果展示

先来看看MotionLayout可以实现的效果吧~

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来看看笔者用MotionLayout做的蒟蒻效果：

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关于MotionLayout

如何去制作这样一个流畅的动画效果呢？我们直接进入本篇博客的主题：MotionLayout

MotionLayout简述

首先来简单介绍一下MotionLayout。MotionLayout 是 Android ConstraintLayout 的扩展，集布局和动画于一体，旨在简化复杂的界面过渡和动画效果的实现。与传统的动画框架相比，MotionLayout 更加声明性、更易于可视化，并且能够处理非常复杂的动画场景。通过 MotionLayout，开发者可以在布局文件中定义多个状态，并在这些状态之间进行平滑的过渡，从而实现丰富的动画效果，例如转场动画、导航菜单的展开与收起等。

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这是Google官方文档中MotionLayout的介绍，我们可以看到它继承于ConstraintLayout，这在本文的后半部分，具体的代码操作中会有所体现，学习MotionLayout的使用可能需要对ConstraintLayout有一定的了解。

那么，MotionLayout是如何去实现动画的呢？所谓的声明性，可视性又是什么呢？又该如何定义多个状态，进行平滑过渡呢？我们接着往下看。

MotionScene

要做到动画效果的实现，我们离不开一个关键的配置文件：MotionScene。

它是一个 XML 文件，定义了动画的所有相关信息，包括状态、过渡、关键帧等。MotionScene 通过描述 ConstraintSet（状态集）、Transition（过渡）、KeyFrame（关键帧）等来组织和管理动画的逻辑。

MotionScene 的整体结构可以分为以下几个主要部分：

ConstraintSet: 定义不同的布局状态（开始状态和结束状态）。
Transition: 定义状态之间的过渡及其控制方式。
KeyFrame: 定义动画过程中的关键变化点。
OnSwipe: 定义与用户手势交互的动画触发器。

ConstraintSet

ConstraintSet 是 MotionScene 的基础部分，用于定义组件在不同状态下的布局约束。在 MotionScene 中，通常至少定义两个 ConstraintSet，分别对应 start 和 end 状态。

每一个 ConstraintSet 都包含了布局中所有控件的约束信息。通过定义多个 ConstraintSet，你可以控制动画在不同状态下的表现。（一个ConstraintSet即为一个状态下，UI控件的集合）

以下是一些常用的属性：

ConstraintSet 中每个 Constraint 的属性基本与 ConstraintLayout 的属性相同。以下是一些常用属性：

layout_constraintStart_toStartOf: 将组件的开始边缘与另一个组件的开始边缘对齐。
layout_constraintEnd_toEndOf: 将组件的结束边缘与另一个组件的结束边缘对齐。
layout_constraintTop_toTopOf: 将组件的顶部与另一个组件的顶部对齐。
layout_constraintBottom_toBottomOf: 将组件的底部与另一个组件的底部对齐。
layout_width 和 layout_height: 定义组件的宽度和高度。
rotation: 设置组件的旋转角度。
alpha: 设置组件的透明度。

开始状态与结束状态（Start and End States）

MotionLayout 的动画本质上是在两个状态之间进行转换：开始状态（start）和结束状态（end）。这两个状态定义了动画的起点和终点，分别通过 ConstraintSet 在 XML 中描述。

开始状态（Start State）：这是动画的初始状态，定义了组件的布局、大小、位置、旋转角度等属性。
结束状态（End State）：这是动画的最终状态，描述了动画结束时组件应达到的目标属性。

在动画开始时，组件处于 start 状态，随着用户的操作或代码控制，MotionLayout 会将组件逐步过渡到 end 状态。这个转换过程是通过 Transition 来定义和控制的。

例如：笔者制作的动画效果的配置文件如下：

    <ConstraintSet android:id="@+id/start">
        <Constraint
            android:id="@+id/toolbar"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:alpha="0.7"
            motion:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
            motion:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
            motion:layout_constraintBottom_toTopOf="parent" />
        <Constraint
            android:id="@+id/rv_msg"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            motion:layout_constraintStart_toEndOf="parent"
            motion:layout_constraintTop_toTopOf="@id/linearLayout" />
        <Constraint
            android:id="@+id/linearLayout"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="60dp"
            android:layout_marginBottom="10dp"
            motion:layout_constraintTop_toBottomOf="parent" />
    </ConstraintSet>

    <ConstraintSet android:id="@+id/end">
        <Constraint
            android:id="@+id/toolbar"
            motion:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:alpha="0.7"
            motion:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
            motion:layout_constraintStart_toStartOf="parent" />
        <Constraint
            android:id="@+id/rv_msg"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="0dp"
            motion:layout_constraintBottom_toTopOf="@id/linearLayout"
            motion:layout_constraintTop_toBottomOf="@+id/toolbar"
            motion:layout_constraintStart_toStartOf="parent" />
        <Constraint
            android:id="@+id/linearLayout"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="60dp"
            android:layout_marginBottom="10dp"
            motion:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
            motion:layout_constraintStart_toStartOf="parent" />
    </ConstraintSet>

在 start 状态下，所有元素（toolbar、rv_msg、linearLayout）都在屏幕外部，因此不可见。
在 end 状态下，所有元素都移入屏幕内，toolbar 位于顶部，rv_msg 在 toolbar 下面，并占据屏幕的中间部分，linearLayout 位于屏幕底部。

当 MotionLayout 执行从 start 到 end 的过渡时，toolbar、rv_msg 和 linearLayout 将从屏幕外部滑动到它们在 end 状态下的位置，创建一个滑动进入的动画效果。

Transition

Transition 是 MotionLayout 中的关键概念，用于定义从一个状态（ConstraintSet）到另一个状态的过渡动画。Transition 不仅控制动画的时间和插值器，还可以定义触发动画的条件和动画的具体行为（例如响应触摸事件或特定的时间）。

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例如，在这个实例中，可以通过滑动来控制方块控件的位置，这一操作可以定义在Transition中。

在笔者制作的动画效果中，Transition如下：

    <Transition
        motion:constraintSetEnd="@+id/end"
        motion:constraintSetStart="@id/start"
        motion:duration="2000"
        motion:autoTransition="animateToEnd">
    </Transition>

app:constraintSetStart: 定义动画的起始状态，这个属性引用了一个 ConstraintSet。
app:constraintSetEnd: 定义动画的结束状态，这个属性也引用了一个 ConstraintSet。
app:duration: 动画的持续时间，以毫秒为单位。

除了基本属性，Transition 还提供了一些高级属性和功能，帮助你更细致地控制动画行为。

触摸事件（OnSwipe 和 OnClick）

你可以通过 OnSwipe 或 OnClick 来定义触摸事件，触发 Transition 的执行。

OnSwipe: 定义了在滑动手势下如何触发 Transition，例如上下滑动或左右滑动。

<OnSwipe
    app:dragDirection="dragUp"
    app:touchAnchorId="@id/imageView"
    app:touchAnchorSide="bottom" />

app:dragDirection: 指定滑动的方向，例如 dragUp 表示向上滑动。
app:touchAnchorId: 触摸事件的锚点，即滑动时要跟踪的视图。
app:touchAnchorSide: 指定锚点的哪一侧被用作触摸参考点。

OnClick: 定义点击事件触发 Transition，例如点击某个按钮时触发动画。

<OnClick
    app:targetId="@id/button"
    app:clickAction="transitionToEnd" />

app:targetId: 触发点击事件的目标视图 ID。
app:clickAction: 定义点击后的动作，例如 transitionToEnd 表示触发从 start 到 end 的过渡。

自动过渡（AutoTransition）

Transition 还支持自动过渡，即在满足特定条件时自动触发动画。你可以通过以下属性控制自动过渡：

app:autoTransition
设置自动过渡的类型。
- jumpToEnd: 动画直接跳到结束状态。
- animateToEnd: 动画自动播放到结束状态。
- jumpToStart: 动画直接跳回开始状态。
- animateToStart: 动画自动回到开始状态。

KeyFrame

KeyFrame 是 MotionLayout 中用于精确控制动画过程的工具。它允许你在动画的特定时间点（关键帧）对视图的属性进行自定义设置，以实现复杂的动画效果。KeyFrame 可以让你在动画过程中定义位置、属性变化、周期性动画等，从而获得更细致的动画表现。

其实就是实现帧动画

在 MotionLayout 中，KeyFrame 用于指定在动画过程中的某些关键时间点上视图的状态。这些关键时间点通常是动画的百分比位置（0% 到 100%），即动画开始到结束的过程中的特定位置。

可以实现如下的效果：

动画效果

KeyFrame 类型

MotionLayout 提供了几种不同类型的 KeyFrame，每种类型用于不同的动画控制需求：

KeyPosition
KeyAttribute
KeyCycle

1. KeyPosition

KeyPosition 主要用于控制视图的位置变化。通过 KeyPosition，你可以定义在动画的特定时刻视图的位置（x 和 y 坐标）。

属性

app:framePosition: 关键帧的位置，范围从 0 到 100，表示动画的百分比。
app:motionTarget: 关键帧作用的目标视图。
app:percentX: 目标视图在动画时刻的相对 X 坐标（0.0 到 1.0）。
app:percentY: 目标视图在动画时刻的相对 Y 坐标（0.0 到 1.0）。

示例

<KeyPosition
    app:framePosition="50"
    app:motionTarget="@id/targetView"
    app:percentX="0.5"
    app:percentY="0.5" />

在这个示例中，KeyPosition 定义了在动画的 50% 位置上，targetView 的位置应为相对父视图的中心（50% X 和 50% Y）。

2. KeyAttribute

KeyAttribute 用于控制视图的属性变化，例如尺寸、透明度、旋转等。你可以在关键帧中定义这些属性在特定时刻的值。

属性

app:framePosition: 关键帧的位置，范围从 0 到 100，表示动画的百分比。
app:motionTarget: 关键帧作用的目标视图。
app:attributeName: 要设置的属性名称（如 alpha、rotation、scaleX、scaleY 等）。
app:attributeValue: 属性在关键帧时刻的值。

示例

<KeyAttribute
    app:framePosition="50"
    app:motionTarget="@id/targetView"
    app:attributeName="alpha"
    app:attributeValue="0.5" />

3. KeyCycle

KeyCycle 用于控制周期性动画，即动画过程中的重复效果。它允许你创建周期性的动画效果，如摆动或波动。

属性

app:framePosition: 关键帧的位置，范围从 0 到 100，表示动画的百分比。
app:motionTarget: 关键帧作用的目标视图。
app:cycle: 循环次数或周期。
app:waveShape: 波形形状，例如 sine、triangle 等。
app:wavePeriod: 波形周期。

示例

<KeyCycle
    app:framePosition="50"
    app:motionTarget="@id/targetView"
    app:waveShape="sine"
    app:wavePeriod="1"
    app:rotation="360" />

怎么创建MotionLayout

可以像写ConstraintLayout一样，直接在创建的时候就选择使用MotionLayout，但是笔者更加推荐先写一个ConstraintLayout，再转换为MotionLayout的方法。（对喜欢改UI的人比较友好）

首先我们拿到一个ConstraintLayout

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右侧工具栏，启动！ComponentTree，启动！右键main然后点击Convert to MotionLayout，就可以自动转换成MotionLayout啦，同时也会自动创建一个MotionScene配置文件。

不想写代码怎么办

那么这个时候可能就有同学会问了，虽然已经把需要写的代码简化成这样了，但我还是不想写，怎么办？（谁问你了？）

不要慌，请看VCR：

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我们把右侧工具栏拉出来，发现了…一个AndroidStudio自带的图形化工具！

可以在这里自由注册Constraint中的组件，也可以自由设置start以及end状态中组件的位置，大小，角度等等属性。

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点击左上角的箭头，还可以直接设置Transition的属性，添加关键帧等等。

（但是这个只能作为便利开发的一种手段，笔者亲测感觉这个东西不是太好用，主要体现在设置填入的时候总是不及时反馈，有时候设置了许多东西，运行发现并未设置上，叫人抓狂得很）

结语

参考文档：

突破传统动画：探索MotionLayout的独特优势-腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

MotionLayout examples | Views | Android Developers (google.cn)

Android | MotionLayout入门级使用教程（一）_motionlayout的使用-CSDN博客

希望这篇文章可以给大家的UI开发做一些思路上的扩展~