JavaFX官方教程（十二）之树动画示例

翻译自树动画示例

本章提供有关树动画示例的详细信息。您将了解场景中的所有元素是如何创建和动画的。

图4-1显示了带树的场景。

图4-1树动画

项目和要素

树动画项目由几个文件组成。每个元素，如树叶，草叶等，都是在不同的类中创建的。在TreeGenerator类创建的所有元素的树。本Animator类包含了除驻留在草地动画所有动画GrassWindAnimation类。

示例中的场景包含以下元素：

与分支，叶子和花的树
草

每个元素都以自己的方式进行动画处理。一些动画并行运行，其他动画按顺序运行。树木生长动画仅运行一次，而季节变化动画设置为无限运行。

图4-2动画时间轴

季节变化动画包括以下部分：

叶子和花朵出现在树上
花瓣落下并消失
叶子和草改变颜色
叶子落到地上消失

草

本节介绍草的创建和动画。

创造草

在树动画示例中，如图4-3所示，草由单独的草叶片组成，每个草叶片都使用Path并添加到列表中。然后每个刀片弯曲并着色。算法用于随机化叶片的高度，曲线和颜色，并将叶片分布在“地面”上。您可以指定刀片的数量和草覆盖的“地面”的大小。

图4-3草

例4-1创建草刀片

public class Blade extends Path {public final Color SPRING_COLOR = Color.color(random() * 0.5, random() * 0.5+ 0.5, 0.).darker();public final Color AUTUMN_COLOR = Color.color(random() * 0.4 + 0.3, random()* 0.1 + 0.4, random() * 0.2);private final static double width = 3;private double x = RandomUtil.getRandom(170);private double y = RandomUtil.getRandom(20) + 20;private double h = (50 * 1.5 - y / 2) * RandomUtil.getRandom(0.3);public SimpleDoubleProperty phase = new SimpleDoubleProperty();public Blade() {getElements().add(new MoveTo(0, 0));final QuadCurveTo curve1;final QuadCurveTo curve2;getElements().add(curve1 = new QuadCurveTo(-10, h, h / 4, h));getElements().add(curve2 = new QuadCurveTo(-10, h, width, 0));setFill(AUTUMN_COLOR); //autumn color of bladesetStroke(null);getTransforms().addAll(Transform.translate(x, y));curve1.yProperty().bind(new DoubleBinding() {{super.bind(curve1.xProperty());}@Overrideprotected double computeValue() {final double xx0 = curve1.xProperty().get();return Math.sqrt(h * h - xx0 * xx0);}}); //path of top of blade is circle//code to bend bladecurve1.controlYProperty().bind(curve1.yProperty().add(-h / 4));curve2.controlYProperty().bind(curve1.yProperty().add(-h / 4));curve1.xProperty().bind(new DoubleBinding() {final double rand = RandomUtil.getRandom(PI / 4);{super.bind(phase);}@Overrideprotected double computeValue() {return (h / 4) + ((cos(phase.get() + (x + 400.) * PI / 1600 +rand) + 1) / 2.) * (-3. / 4) * h;}});}
}

为草运动创建时间轴动画

更改刀片顶部x坐标的时间轴动画用于创建草运动。

使用了几种算法使运动看起来很自然。例如，每个叶片的顶部以圆形而不是直线移动，并且叶片的侧面曲线使叶片看起来好像在风下弯曲。添加随机数以分离每个刀片运动。

例4-2草动画

class GrassWindAnimation extends Transition {final private Duration animationTime = Duration.seconds(3);final private DoubleProperty phase = new SimpleDoubleProperty(0);final private Timeline tl = new Timeline(Animation.INDEFINITE);public GrassWindAnimation(List<Blade> blades) {setCycleCount(Animation.INDEFINITE);setInterpolator(Interpolator.LINEAR);setCycleDuration(animationTime);for (Blade blade : blades) {blade.phase.bind(phase);}}@Overrideprotected void interpolate(double frac) {phase.set(frac * 2 * PI);}
}

树

本节介绍如何创建和动画图4-4中显示的树。

图4-4树

分行

树由树枝，树叶和花组成。叶子和花朵画在树顶的树枝上。每个分支生成包括从父分支绘制的三个分支（一个顶部分支和两个侧分支）。您可以使用NUMBER_OF_BRANCH_GENERATIONSMain类中TreeGenerator的构造函数中传递的代码指定代数。例4-3显示了TreeGenerator类中的代码，该代码创建了树的树干（或根分支），并为后续代添加了三个分支。

例4-3根分支

private List<Branch> generateBranches(Branch parentBranch, int depth) {List<Branch> branches = new ArrayList<>();if (parentBranch == null) { // add root branchbranches.add(new Branch());} else {if (parentBranch.length < 10) {return Collections.emptyList();}branches.add(new Branch(parentBranch, Type.LEFT, depth));branches.add(new Branch(parentBranch, Type.RIGHT, depth));branches.add(new Branch(parentBranch, Type.TOP, depth));}return branches;}

为了使树看起来更自然，每个子代生成分支以与父分支成一定角度生长，并且每个子分支小于其父分支。子角度使用随机值计算。例4-4提供了用于创建子分支的代码。

例4-4子分支

public Branch(Branch parentBranch, Type type, int depth) {this();SimpleDoubleProperty locAngle = new SimpleDoubleProperty(0);globalAngle.bind(locAngle.add(parentBranch.globalAngle.get()));double transY = 0;switch (type) {case TOP:transY = parentBranch.length;length = parentBranch.length * 0.8;locAngle.set(getRandom(10));break;case LEFT:case RIGHT:transY = parentBranch.length - getGaussianRandom(0,parentBranch.length, parentBranch.length / 10, parentBranch.length / 10);locAngle.set(getGaussianRandom(35, 10) * (Type.LEFT == type ? 1 :-1));if ((0 > globalAngle.get() || globalAngle.get() > 180) && depth <4) {length = parentBranch.length * getGaussianRandom(0.3, 0.1);} else {length = parentBranch.length * 0.6;}break;}setTranslateY(transY);getTransforms().add(new Rotate(locAngle.get(), 0, 0));globalH = getTranslateY() * cos(PI / 2 - parentBranch.globalAngle.get() *PI / 180) + parentBranch.globalH;setBranchStyle(depth);addChildToParent(parentBranch, this);}

叶子和花

叶子在顶部树枝上创建。因为叶子是与树的分支同时创建的，所以叶子被缩放为0 leaf.setScaleX(0)并leaf.setScaleY(0)在树生长之前隐藏它们，如例4-5所示。当它们落下时，使用相同的技巧来隐藏树叶。为了营造更自然的外观，树叶的绿色色调略有不同。此外，叶子颜色根据叶子的位置而变化; 较深的色调应用于位于树冠中部下方的叶子。

例4-5叶形和放置

public class Leaf extends Ellipse {public final Color AUTUMN_COLOR;private final int N = 5;private List<Ellipse> petals = new ArrayList<>(2 * N + 1);public Leaf(Branch parentBranch) {super(0, parentBranch.length / 2., 2, parentBranch.length / 2.);setScaleX(0);setScaleY(0);double rand = random() * 0.5 + 0.3;AUTUMN_COLOR = Color.color(random() * 0.1 + 0.8, rand, rand / 2);Color color = new Color(random() * 0.5, random() * 0.5 + 0.5, 0, 1);if (parentBranch.globalH < 400 && random() < 0.8) { //bottom leaf is darkercolor = color.darker();}setFill(color);}
}

Flower在Flower类中创建，然后添加到TreeGenerator类中树的顶部分支。您可以指定花朵中的花瓣数量。花瓣是分布在圆圈中的椭圆，有些重叠。与草和叶子类似，花瓣以不同深浅的粉红色着色。

动画树元素

本节介绍树动画示例中用于为树和季节更改设置动画的技术。并行转换用于启动场景中的所有动画，如例4-6所示。

例4-6主要动画

final Transition all = new ParallelTransition(new GrassWindAnimation(grass),
treeWindAnimation, new SequentialTransition(branchGrowingAnimation,
seasonsAnimation(tree, grass)));all.play();

种树

树生长动画仅在树动画示例的开头运行一次。应用程序启动顺序转换动画，以便一个接一个地生成分支，如例4-7所示。最初长度设置为0.根分支大小和角度在TreeGenerator类中指定。目前，每一代都在两秒钟内生长。

例4-7开始分支增长动画的顺序转换

SequentialTransition branchGrowingAnimation = new SequentialTransition();

例4-8中的代码创建了树增长动画：

例4-8分支增长动画

private Animation animateBranchGrowing(List<Branch> branchGeneration) {ParallelTransition sameDepthBranchAnimation = new ParallelTransition();for (final Branch branch : branchGeneration) {Timeline branchGrowingAnimation = new Timeline(new KeyFrame(duration,new KeyValue(branch.base.endYProperty(), branch.length)));PauseTransition pauseTransition = new PauseTransition();pauseTransition.setOnFinished(t -> branch.base.setStrokeWidth(branch.length / 25));sameDepthBranchAnimation.getChildren().add(new SequentialTransition(pauseTransition,branchGrowingAnimation));}return sameDepthBranchAnimation;}

因为所有分支线都是同时计算和创建的，所以它们可以作为点出现在场景中。代码引入了一些技巧来隐藏线条之前的线条。在示例中，代码duration.one millisecond暂停转换的时间不明显。在例4-9中，base.setStrokeWidth(0)代码在每代生成动画动画之前将分支宽度设置为0。

例4-9树木生长动画优化

private void setBranchStyle(int depth) {base.setStroke(Color.color(0.4, 0.1, 0.1, 1));if (depth < 5) { base.setStrokeLineJoin(StrokeLineJoin.ROUND);base.setStrokeLineCap(StrokeLineCap.ROUND);}base.setStrokeWidth(0); }
}

创造树冠运动

在种植树的同时，风动画开始了。树枝，树叶和花朵在一起移动。

树风动画类似于草动画动画，但它更简单，因为只有树枝的角度改变。为了使树木运动看起来自然，不同分支世代的弯曲角度是不同的。分支的生成越高（分支越小），弯曲的越多。例4-10提供了风动画的代码。

例4-10风动画

private Animation animateTreeWind(List<Branch> branchGeneration, int depth) {ParallelTransition wind = new ParallelTransition();for (final Branch brunch : branchGeneration) {final Rotate rotation = new Rotate(0);brunch.getTransforms().add(rotation);Timeline windTimeline = new Timeline(new KeyFrame(WIND_CYCLE_DURATION, 
new KeyValue(rotation.angleProperty(), depth * 2)));windTimeline.setAutoReverse(true);windTimeline.setCycleCount(Animation.INDEFINITE);wind.getChildren().add(windTimeline);}return wind;
}

动画季节变化

季节变化动画实际上是在树长大后开始的，并且无限运行。示例4-11中的代码调用所有季节动画：

例4-11开始季节动画

private Transition seasonsAnimation(final Tree tree, final List<Blade> grass) {Transition spring = animateSpring(tree.leafage, grass);Transition flowers = animateFlowers(tree.flowers);Transition autumn = animateAutumn(tree.leafage, grass);SequentialTransition sequentialTransition = new SequentialTransition(spring, flowers, autumn);return sequentialTransition;}private Transition animateSpring(List<Leaf> leafage, List<Blade> grass) {ParallelTransition springAnimation = new ParallelTransition();for (final Blade blade : grass) {
springAnimation.getChildren().add(new FillTransition(GRASS_BECOME_GREEN_DURATION, blade,(Color) blade.getFill(), blade.SPRING_COLOR));}for (Leaf leaf : leafage) {ScaleTransition leafageAppear = new ScaleTransition(LEAF_APPEARING_DURATION, leaf);leafageAppear.setToX(1);leafageAppear.setToY(1);springAnimation.getChildren().add(leafageAppear);}return springAnimation;}

一旦所有树枝生长，叶片开始按照例4-12中的指示出现。

示例4-12启动Spring动画和显示叶子的并行转换

private Transition animateSpring(List<Leaf> leafage, List<Blade> grass) {ParallelTransition springAnimation = new ParallelTransition();for (final Blade blade : grass) {springAnimation.getChildren().add(new FillTransition(GRASS_BECOME_GREEN_DURATION, blade,(Color) blade.getFill(), blade.SPRING_COLOR));}for (Leaf leaf : leafage) {ScaleTransition leafageAppear = new ScaleTransition(LEAF_APPEARING_DURATION, leaf);leafageAppear.setToX(1);leafageAppear.setToY(1);springAnimation.getChildren().add(leafageAppear);}return springAnimation;}

当所有叶子都可见时，花开始出现，如例4-13所示。顺序过渡用于逐渐显示花朵。花外观的延迟在例4-13的顺序转换代码中设定。花只出现在树冠上。

例4-13显示鲜花

private Transition animateFlowers(List<Flower> flowers) {ParallelTransition flowersAppearAndFallDown = new ParallelTransition();for (int i = 0; i < flowers.size(); i++) {final Flower flower = flowers.get(i);for (Ellipse pental : flower.getPetals()) {FadeTransition flowerAppear = new FadeTransition(FLOWER_APPEARING_DURATION, petal);flowerAppear.setToValue(1);flowerAppear.setDelay(FLOWER_APPEARING_DURATION.divide(3).multiply(i + 1));flowersAppearAndFallDown.getChildren().add(new SequentialTransition(new SequentialTransition(flowerAppear,fakeFallDownAnimation(petal))));}}return flowersAppearAndFallDown;
}

一旦所有花朵出现在屏幕上，它们的花瓣就会开始下降。在示例4-14的代码中，鲜花被复制，并且隐藏了第一组鲜花以便稍后显示。

例4-14复制花瓣

private Ellipse copyEllipse(Ellipse petalOld, Color color) {Ellipse ellipse = new Ellipse();ellipse.setRadiusX(petalOld.getRadiusX());ellipse.setRadiusY(petalOld.getRadiusY());if (color == null) {ellipse.setFill(petalOld.getFill());} else {ellipse.setFill(color);}ellipse.setRotate(petalOld.getRotate());ellipse.setOpacity(0);return ellipse;}

复制的花瓣开始逐一落到地上，如例4-15所示。花瓣在地面上五秒后消失。花瓣的下落轨迹不是直线，而是计算出的正弦曲线，因此花瓣似乎在它们落下时旋转。

实施例4-15脱落花

Animation fakeLeafageDown = fakeFallDownEllipseAnimation(leaf, leaf.AUTUMN_COLOR,
node -> {node.setScaleX(0);node.setScaleY(0);
});

当所有的花朵从场景中消失时，下一季的变化就开始了。叶子和草变黄，叶子落下并消失。实施例4-15中使用的相同算法使花瓣落下用于显示落叶。例4-16中的代码启用了秋季动画。

例4-16动画秋季变化的动画

private Transition animateAutumn(List<Leaf> leafage, List<Blade> grass) {ParallelTransition autumn = new ParallelTransition();ParallelTransition yellowLeafage = new ParallelTransition();ParallelTransition dissappearLeafage = new ParallelTransition();for (final Leaf leaf : leafage) {final FillTransition toYellow =
new FillTransition(LEAF_BECOME_YELLOW_DURATION, leaf, null, leaf.AUTUMN_COLOR);Animation fakeLeafageDown = fakeFallDownEllipseAnimation(leaf, 
leaf.AUTUMN_COLOR,node -> {node.setScaleX(0);node.setScaleY(0);});dissappearLeafage.getChildren().add(fakeLeafageDown);}ParallelTransition grassBecomeYellowAnimation = new ParallelTransition();for (final Blade blade : grass) {final FillTransition toYellow =new
FillTransition(GRASS_BECOME_YELLOW_DURATION, blade, (Color) blade.getFill(),
blade.AUTUMN_COLOR);toYellow.setDelay(Duration.seconds(1 * random()));grassBecomeYellowAnimation.getChildren().add(toYellow);}autumn.getChildren().addAll(grassBecomeYellowAnimation, newSequentialTransition(yellowLeafage, dissappearLeafage));return autumn;
}

在所有叶子从地面消失之后，春天动画开始时将草绿色着色并显示叶子。