Android动画主要分为三种：帧动画、View动画（补间动画）、属性动画。每种动画的实现原理和它们与视图绘制流程（测量、布局和绘制）之间的关系如下：

1. 帧动画（Frame Animation）

帧动画通过顺序播放一组预先定义好的图片实现动画效果，类似于播放视频。

1.1 实现步骤：

1. 在res/drawable目录下定义一个XML文件，根节点为<animation-list>，包含多个<item>，每个<item>定义一帧图片及其持续时间。
2. 使用AnimationDrawable类播放定义好的Drawable中的图片，形成动画效果。

<!-- res/drawable/frame_animation.xml -->
<animation-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:oneshot="false"><item android:drawable="@drawable/image01" android:duration="500"/><item android:drawable="@drawable/image02" android:duration="500"/><item android:drawable="@drawable/image03" android:duration="500"/>
</animation-list>Button button = findViewById(R.id.bt_001);
button.setBackgroundResource(R.drawable.frame_animation);
AnimationDrawable animationDrawable = (AnimationDrawable) button.getBackground();
animationDrawable.start();

1.2 与视图绘制流程的关系：

• 测量（measure）：帧动画不会影响视图的测量过程。视图的大小在动画开始前已经确定。
• 布局（layout）：帧动画不会影响视图的布局过程。视图的位置在动画开始前已经确定。
• 绘制（draw）：帧动画通过切换不同的Drawable来实现。每一帧都会重新绘制视图，因此会调用invalidate()方法来触发视图重绘。

2 View动画（补间动画）

View动画通过对视图进行平移、缩放、旋转和透明度变化来实现动画效果，但并不真正改变视图的属性，只是改变了视图在屏幕上的显示效果。

2.1 实现步骤

1. 在res/anim目录下定义XML文件，描述动画效果。
2. 使用AnimationUtils.loadAnimation加载动画资源，并通过startAnimation应用到视图。

<!-- res/anim/translate_animation.xml -->
<translate xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:fromXDelta="100"android:toXDelta="0"android:duration="1000"/>Animation animation = AnimationUtils.loadAnimation(context, R.anim.translate_animation);
view.startAnimation(animation);

2.2 与视图绘制流程的关系

• 测量（measure）：View动画不会影响视图的测量过程。视图的大小不变。
• 布局（layout）：View动画不会影响视图的布局过程。视图的位置不变。
• 绘制（draw）：View动画通过变换矩阵（Transformation Matrix）在绘制过程中应用动画效果。例如，平移动画在绘制时通过变换矩阵改变视图在屏幕上的位置，但视图的实际坐标没有改变。

3 属性动画（Property Animation）

属性动画通过改变对象的属性值来实现动画效果，能够对任何对象的任何属性进行动画操作，不仅限于视图的属性。

3.1 实现步骤

1. 创建ValueAnimator或ObjectAnimator对象，定义动画属性和持续时间。
2. 设置动画的监听器，以便在动画过程中更新属性值。
3. 启动动画。

ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(view, "alpha", 0f, 1f);
animator.setDuration(1000);
animator.start();

3.2 与视图绘制流程的关系：

• 测量（measure）：属性动画可以影响视图的测量过程。如果动画改变了视图的尺寸（如缩放动画），则可能触发重新测量。
• 布局（layout）：属性动画可以影响视图的布局过程。如果动画改变了视图的位置（如移动动画），则可能触发重新布局。
• 绘制（draw）：属性动画直接改变视图的属性（如透明度、位置等），并通过invalidate()方法触发视图重绘，从而在onDraw()方法中反映动画效果。

4 请求重绘视图invalidate()

在 Android 中用于请求重绘视图。调用 invalidate() 后，视图会被标记为“需要重绘”，这会触发视图的绘制流程。以下是 invalidate() 方法的详细解释及其与视图绘制流程的关系。

4.1 invalidate() 方法的工作原理

invalidate() 方法的主要作用是标记视图为需要重绘，并请求系统在下一个渲染周期进行重绘。具体来说，invalidate() 方法的实现步骤如下：

1. 标记视图为“脏”状态：

   • 调用 invalidate() 后，视图会被标记为“脏”状态，表示需要重绘。

2. 请求父视图重绘：

   • invalidate() 会通知视图的父视图，它的某个子视图需要重绘。如果父视图本身也需要重绘，那么父视图也会被标记为“脏”状态。

3. 将重绘请求发送到消息队列：

   • 最终，invalidate() 会将重绘请求发送到主线程的消息队列，确保在下一个渲染周期处理重绘请求。

以下是一个简单的 invalidate() 方法调用示例：

public void setAlpha(float alpha) {if (this.alpha != alpha) {this.alpha = alpha;invalidate(); // 标记视图需要重绘}
}

在这个示例中，当视图的透明度发生变化时，会调用 invalidate() 方法，触发视图重绘。

4.2 视图绘制流程

视图的绘制流程主要包括三个阶段：测量（measure）、布局（layout）和绘制（draw）。invalidate() 方法主要影响绘制阶段，但也可能间接影响测量和布局阶段。具体流程如下：

1. 测量阶段（measure）：

   • measure() 方法确定视图的尺寸。调用 requestLayout() 会触发测量阶段。
   • invalidate() 方法不会直接触发测量阶段，但如果视图的某些属性（如尺寸）改变，可能会间接触发测量阶段。

2. 布局阶段（layout）：

   • layout() 方法确定视图在其父视图中的位置。调用 requestLayout() 会触发布局阶段。
   • invalidate() 方法不会直接触发布局阶段，但如果视图的位置或尺寸改变，可能会间接触发布局阶段。

3. 绘制阶段（draw）：

   • draw() 方法负责将视图绘制到屏幕上。调用 invalidate() 会直接触发绘制阶段。
   • invalidate() 会触发 draw() 方法，从而调用视图的 onDraw() 方法。

4.3 invalidate() 方法与绘制流程的关系

当调用 invalidate() 方法时，系统会在下一个渲染周期内处理重绘请求。具体步骤如下：

1. 调用 invalidate()：

   • 视图被标记为“脏”状态，并请求重绘。

2. 将重绘请求添加到消息队列：

   • invalidate() 方法会将重绘请求添加到主线程的消息队列中，确保在下一个渲染周期处理。

3. 处理重绘请求：

   • 在下一个渲染周期，主线程的消息循环会处理重绘请求，调用 ViewRootImpl 的 performTraversals() 方法。

4. 执行 performTraversals()：

   • performTraversals() 方法会依次执行测量（performMeasure()）、布局（performLayout()）和绘制（performDraw()）操作。
   • 对于仅需要重绘的情况，通常只会执行 performDraw() 阶段。

5. 调用 draw() 方法：

   • performDraw() 方法会调用视图的 draw() 方法。
   • draw() 方法内部会调用 onDraw() 方法，执行实际的绘制操作。

5 主线程（也称为 UI 线程）的消息队列

在 Android 中，主线程（也称为 UI 线程）的消息队列负责处理一系列与用户界面和应用逻辑相关的任务。消息队列由 Looper 和 Handler 机制来管理，通过消息（Message）和可运行的任务（Runnable）来调度和执行任务。

5.1 主线程消息队列中常见的请求类型：

1. UI 更新请求

这些请求主要用于更新用户界面元素，包括重绘视图、调整布局等。

• 重绘请求：通过调用 invalidate()、postInvalidate() 方法触发视图重绘，会将重绘请求添加到消息队列中。
• 布局请求：调用 requestLayout() 方法触发视图的重新测量和布局。

2. 输入事件

这些事件是由用户的交互引发的，包括触摸事件、键盘事件等。

• 触摸事件：如点击、滑动等，通过 MotionEvent 处理。
• 键盘事件：如按键按下和释放，通过 KeyEvent 处理。

3. 定时任务

通过 Handler 发送延迟消息或定时执行的任务。

• 延迟消息：使用 Handler 的 sendMessageDelayed() 方法发送的消息。
• 定时任务：使用 postDelayed() 方法调度的 Runnable。

4. 动画请求

这些请求用于执行属性动画、视图动画等。

• 属性动画：如 ObjectAnimator 和 ValueAnimator，会定期更新属性值并重绘视图。
• 视图动画：如平移、缩放、旋转等补间动画，通过 Animation 类实现。

5. 布局变化

这些请求用于处理视图层次结构的变化。

• 视图添加/移除：如 addView() 和 removeView() 方法引发的布局更新。
• 布局参数变化：如 setLayoutParams() 方法引发的重新布局。

6. 系统事件

包括与应用生命周期和系统资源相关的事件。

• Activity 生命周期事件：如 onCreate()、onResume()、onPause() 等。
• 系统广播：如网络状态变化、电量低等广播事件。

7. 后台任务结果

异步任务完成后，将结果发送回主线程更新 UI。

• AsyncTask：通过 onPostExecute() 将结果传递回主线程。
• 线程池：通过 Handler 将结果传递回主线程。

5.2 视图绘制流程与消息队列的关系

当我们调用 invalidate()、requestLayout() 等方法时，这些请求会被加入到主线程的消息队列中，等待处理。消息队列会按顺序处理这些请求，确保视图在正确的时间被重新测量、布局和绘制。以下是这些方法与消息队列的具体关系：

1. invalidate()

   • invalidate() 标记视图为需要重绘，并将重绘请求添加到消息队列中。
   • 消息队列在下一个渲染周期处理重绘请求，调用 ViewRootImpl.performTraversals() 执行绘制阶段。

2. requestLayout()

   • requestLayout() 标记视图为需要重新测量和布局，并将布局请求添加到消息队列中。
   • 消息队列在下一个渲染周期处理布局请求，调用 ViewRootImpl.performTraversals() 执行测量和布局阶段。

6 渲染周期

在 Android 中，“下一个渲染周期”是指系统在处理主线程消息队列中的绘制请求时，下一个执行绘制操作的时间点

6.1 渲染周期的概念

Android 的渲染周期基于帧率（Frame Rate）进行调度。典型的渲染帧率是 60 帧每秒（FPS），也就是说，每帧的时间间隔约为 16.67 毫秒（1000 毫秒 / 60 帧）。在每一帧中，系统会执行一系列操作，包括处理输入事件、更新动画、测量和布局视图、绘制视图等。

6.2 主线程消息循环

主线程（UI 线程）通过消息循环（Looper 和 Handler）来管理和处理各种任务。消息循环会不断从消息队列中取出消息并处理这些消息。

在 Android 的消息队列中，绘制请求（如 invalidate()）会被添加到消息队列，并在合适的时间点进行处理。为了确保流畅的 UI 渲染，Android 会尽量在每一帧的时间间隔内完成所有的绘制请求。

6.2 Choreographer 类

Choreographer 是 Android 系统中的一个关键类，它用于协调 UI 线程的渲染工作。Choreographer 会根据系统的刷新频率来调度回调，确保在正确的时间点进行绘制操作。每当需要进行绘制时，Choreographer 会在下一帧到来之前安排一次绘制回调。

当调用 invalidate() 方法时，系统会将重绘请求添加到消息队列中。然后，Choreographer 会在下一个渲染周期到来时调用 doFrame() 方法，执行绘制操作。以下是一个简化的示例：

// View 的 invalidate 方法
public void invalidate() {if (mParent != null && mAttachInfo != null) {mParent.invalidateChild(this, null);}
}// ViewParent 的 invalidateChild 方法
public void invalidateChild(View child, Rect dirty) {ViewRootImpl viewRoot = getViewRootImpl();if (viewRoot != null) {viewRoot.invalidate();}
}// ViewRootImpl 的 invalidate 方法
public void invalidate() {if (!mWillDrawSoon) {mWillDrawSoon = true;Choreographer.getInstance().postFrameCallback(mTraversalRunnable);}
}// Choreographer 的 postFrameCallback 方法
public void postFrameCallback(FrameCallback callback) {mCallbackQueue.add(callback);scheduleFrameLocked();
}// 调度下一帧
private void scheduleFrameLocked() {if (!mFrameScheduled) {mFrameScheduled = true;// 通过 Handler 安排在下一帧调用 doFrame 方法Message msg = Message.obtain(mHandler, mFrameHandlerCallback);mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextFrameTime);}
}

完整的绘制流程

1. 触发重绘请求：调用 invalidate() 方法，标记视图为需要重绘，并将重绘请求添加到消息队列中。
2. 调度下一帧：Choreographer 调用 postFrameCallback() 安排在下一帧调用 doFrame() 方法。
3. 处理绘制回调：在下一帧到来时，Choreographer 调用 doFrame() 方法，执行所有的绘制回调。
4. 执行绘制操作：ViewRootImpl 的 doTraversal() 方法依次执行测量（measure）、布局（layout）和绘制（draw）操作，最终调用视图的 onDraw() 方法进行绘制。