Android 的动画系统历经四代 API 的演进，每一代都支持范围更广的运动效果 —— 从简单的视图级别变换，到基于物理的弹簧模型，再到窗口管理器的协同壳层转场动画。本章完整追踪动画数值从应用代码到合成器的整条执行路径，详细剖析各个主要子系统，并说明各模块如何通过 Choreographer 基于 VSYNC 的时序脉冲完成协同工作。

14.1 动画架构概述 

14.1.1 四代动画 

Android 提供四层独立的动画体系，每一层都构建在上一层基础之上：

除此之外，平台还提供专用子系统实现基于物理的运动（DynamicAnimation、SpringAnimation、FlingAnimation）、原生 RenderThread 动画（HWUI）以及 Drawable 层级动画（AnimatedVectorDrawable）。

14.1.2 端到端动画数据流 

壳进程 系统服务窗口管理器 RenderThread 应用进程

14.1.3 时序基础设施 

UI 线程上的全部动画共用同一个时序源：Choreographer。Choreographer 接收显示子系统的 VSYNC 信号，每一帧按顺序分发五类回调：

// frameworks/base/core/java/android/view/Choreographer.java，第321‑363行 CALLBACK_INPUT = 0 // 输入事件 CALLBACK_ANIMATION = 1 // 动画器帧回调 CALLBACK_INSETS_ANIMATION = 2 // 窗口Insets动画更新 CALLBACK_TRAVERSAL = 3 // View测量/布局/绘制 CALLBACK_COMMIT = 4 // 绘制完成提交；上报修正后的帧起始时间

CALLBACK_COMMIT 阶段在视图遍历完成后执行，提供更准确的帧起始时间估算，视图层级可用来补偿复杂布局带来的延迟。注意：Android 17 中 AnimationHandler 不再为每个动画器单独注册 commit 回调；早期版本附加在每个 ValueAnimator 上的启动时间修正 / 卡顿补偿钩子已被移除（参见 §14.3.12）。

AnimationHandler 向 Choreographer 注册一个 FrameCallback，每次 VSYNC 到来时遍历所有已注册的 AnimationFrameCallback 实例，其中包含所有正在运行的 ValueAnimator 与 DynamicAnimation。

14.1.4 核心源码目录 

14.1.5 线程模型

分析性能时，必须清楚每一类动画运行在哪一个线程：

关键点：ViewPropertyAnimator 与 AnimatedVectorDrawable（API25+）在 RenderThread 原生执行，不受 UI 线程卡顿影响。其余所有 Java 层动画均运行在 UI 线程，会受 GC、繁重布局或其他主线程任务干扰。

14.1.6 跨进程动画协同 

现代 Android 动画经常跨多个进程：

动画逻辑运行在壳进程，但作用于应用进程的 Surface。这种解耦保证应用卡顿不会影响系统转场动画。

14.1.7 动画时长与缩放系数 

Android 所有动画均受全局动画缩放配置控制。共有三个独立缩放因子：

可通过开发者选项或命令行修改：

adb shell settings put global animator_duration_scale 2.0 adb shell settings put global window_animation_scale 0.5 adb shell settings put global transition_animation_scale 0

任意一项设置为 0，对应动画直接禁用，瞬间完成。

14.1.8 帧预算

60Hz 下单帧预算16.67ms；120Hz 下单帧预算8.33ms。动画回调必须在预算的一小部分内完成，给布局、绘制、GPU 留出时间。

超出预算会发生掉帧（卡顿）。Choreographer 跳过超过 30 帧时会输出警告日志。

14.2 视图动画（遗留）

14.2.1 概述 

视图动画从 API 1 开始存在，在绘制阶段给 View 应用 Transformation（矩阵 + 透明度）。重要特性：视图动画不会修改 View 真实布局属性；一个做平移动画的 View，触摸事件仍在原始位置响应。

源码目录：frameworks/base/core/java/android/view/animation/（共 29 个文件）

14.2.2 Animation 基类 

抽象类 Animation（1363 行）定义动画生命周期：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/Animation.java，第40‑98行 public abstract class Animation implements Cloneable { public static final int INFINITE = -1; public static final int RESTART = 1; public static final int REVERSE = 2; public static final int START_ON_FIRST_FRAME = -1; public static final int ABSOLUTE = 0; public static final int RELATIVE_TO_SELF = 1; public static final int RELATIVE_TO_PARENT = 2; public static final int ZORDER_NORMAL = 0; public static final int ZORDER_TOP = 1; public static final int ZORDER_BOTTOM = -1; ... }

核心内部状态（第 110‑237 行）

生命周期由getTransformation(long, Transformation)驱动：计算流逝时间、应用插值器，调用抽象方法applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t)。

14.2.3 Transformation

Transformation 类（32‑80 行）封装视图动画输出结果：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/Transformation.java，第32‑48行 public class Transformation { public static final int TYPE_IDENTITY = 0x0; public static final int TYPE_ALPHA = 0x1; public static final int TYPE_MATRIX = 0x2; public static final int TYPE_BOTH = TYPE_ALPHA | TYPE_MATRIX; protected Matrix mMatrix; protected float mAlpha; protected int mTransformationType; ... }

Transformation 持有 Matrix（平移 / 旋转 / 缩放）与 alpha 透明度。compose(Transformation)方法将两个变换拼接，AnimationSet 就是依靠该接口组合子动画。

14.2.4 具体动画子类 

AlphaAnimation

最简单动画，仅修改透明度分量：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/AlphaAnimation.java，第67‑70行 @Override protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { final float alpha = mFromAlpha; t.setAlpha(alpha + ((mToAlpha - alpha) * interpolatedTime)); }

willChangeTransformationMatrix()返回 false，代表不修改矩阵，仅做透明度混合。

TranslateAnimation

修改矩阵平移实现 View 移动：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/TranslateAnimation.java，第166‑176行 @Override protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { float dx = mFromXDelta; float dy = mFromYDelta; if (mFromXDelta != mToXDelta) { dx = mFromXDelta + ((mToXDelta - mFromXDelta) * interpolatedTime); } if (mFromYDelta != mToYDelta) { dy = mFromYDelta + ((mToYDelta - mFromYDelta) * interpolatedTime); } t.getMatrix().setTranslate(dx, dy); }

initialize () 解析数值类型：

• ABSOLUTE：直接使用像素值
• RELATIVE_TO_SELF：乘以 View 自身尺寸
• RELATIVE_TO_PARENT：乘以父容器尺寸

RotateAnimation

围绕可配置锚点旋转：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/RotateAnimation.java，第166‑175行 @Override protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { float degrees = mFromDegrees + ((mToDegrees - mFromDegrees) * interpolatedTime); float scale = getScaleFactor(); if (mPivotX == 0.0f && mPivotY == 0.0f) { t.getMatrix().setRotate(degrees); } else { t.getMatrix().setRotate(degrees, mPivotX * scale, mPivotY * scale); } }

ScaleAnimation

支持锚点的缩放动画，解析起止值（可以是小数或尺寸）：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/ScaleAnimation.java，第241‑258行 @Override protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { float sx = 1.0f; float sy = 1.0f; float scale = getScaleFactor(); if (mFromX != 1.0f || mToX != 1.0f) { sx = mFromX + ((mToX - mFromX) * interpolatedTime); } if (mFromY != 1.0f || mToY != 1.0f) { sy = mFromY + ((mToY - mFromY) * interpolatedTime); } if (mPivotX == 0 && mPivotY == 0) { t.getMatrix().setScale(sx, sy); } else { t.getMatrix().setScale(sx, sy, scale * mPivotX, scale * mPivotY); } }

14.2.5 AnimationSet

AnimationSet（553 行）用于组合多个同时播放的动画。它的 getTransformation 逆序遍历子动画，调用 compose () 拼接变换：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/AnimationSet.java，第390‑423行 @Override public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation t) { final int count = mAnimations.size(); final ArrayList<Animation> animations = mAnimations; final Transformation temp = mTempTransformation; boolean more = false; boolean started = false; boolean ended = true; t.clear(); for (int i = count - 1; i >= 0; --i) { final Animation a = animations.get(i); temp.clear(); more = a.getTransformation(currentTime, temp, getScaleFactor()) || more; t.compose(temp); started = started || a.hasStarted(); ended = a.hasEnded() && ended; } ... }

duration、fillBefore、fillAfter、repeatMode 等属性可以通过属性标记向下传递给子动画（第 54‑61 行）：

// AnimationSet.java，第54‑61行 private static final int PROPERTY_FILL_AFTER_MASK = 0x1; private static final int PROPERTY_FILL_BEFORE_MASK = 0x2; private static final int PROPERTY_REPEAT_MODE_MASK = 0x4; private static final int PROPERTY_START_OFFSET_MASK = 0x8; private static final int PROPERTY_SHARE_INTERPOLATOR_MASK = 0x10; private static final int PROPERTY_DURATION_MASK = 0x20; private static final int PROPERTY_MORPH_MATRIX_MASK = 0x40; private static final int PROPERTY_CHANGE_BOUNDS_MASK = 0x80;

14.2.6 插值器 

android.view.animation 包内置 12 种插值器：

AccelerateDecelerateInterpolator 实现非常简洁：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/AccelerateDecelerateInterpolator.java，第39行 public float getInterpolation(float input) { return (float)(Math.cos((input + 1) * Math.PI) / 2.0f) + 0.5f; }

14.2.7 PathInterpolator

API21 引入，用于 Material Design 动效。PathInterpolator 将一条从 (0,0) 到 (1,1) 的 Path 映射为插值曲线。路径被离散成 (x,y) 点对，输入 t 通过二分查找得到对应的 y 值。

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/PathInterpolator.java，第207‑237行 @Override public float getInterpolation(float t) { if (t <= 0) return 0; else if (t >= 1) return 1; // 二分查找x区间 int startIndex = 0; int endIndex = mX.length - 1; while (endIndex - startIndex > 1) { int midIndex = (startIndex + endIndex) / 2; if (t < mX[midIndex]) { endIndex = midIndex; } else { startIndex = midIndex; } } float xRange = mX[endIndex] - mX[startIndex]; if (xRange == 0) return mY[startIndex]; float tInRange = t - mX[startIndex]; float fraction = tInRange / xRange; float startY = mY[startIndex]; float endY = mY[endIndex]; return startY + (fraction * (endY - startY)); }

支持三种构造方式：

• 二次贝塞尔：PathInterpolator(controlX, controlY)，1 个控制点
• 三次贝塞尔：PathInterpolator(cx1, cy1, cx2, cy2)，2 个控制点
• SVG Path Data：XML 属性 pathData，由 PathParser 解析

所有插值器实现 NativeInterpolator，为 HWUI RenderThread 动画提供原生句柄。

14.2.8 视图动画类继承体系 

14.2.9 视图动画局限性 

1. 不修改真实属性：仅做视觉变换。View 的 left、top、width、height 不变，点击检测使用原始边界。
2. 仅作用于 View：无法对普通对象、非 View 属性做动画。
3. 类型有限：只支持矩阵（平移 / 旋转 / 缩放）和透明度，没有颜色动画，不支持任意类型数值。
4. 矩阵乘法组合：AnimationSet 依靠矩阵拼接，复杂多属性协同能力受限。

这些局限促使 API11 引入属性动画框架。

14.2.10 getTransformation () 核心循环 

视图动画的核心是逐帧计算变换的 getTransformation ()，完整算法（1011‑1079 行）：

// frameworks/base/core/java/android/view/animation/Animation.java，第1011‑1079行 public boolean getTransformation(long currentTime, Transformation outTransformation) { if (mStartTime == -1) { mStartTime = currentTime; } final long startOffset = getStartOffset(); final long duration = mDuration; float normalizedTime; if (duration != 0) { normalizedTime = ((float) (currentTime - (mStartTime + startOffset))) / (float) duration; } else { // 时长为0时时间阶跃变化 normalizedTime = currentTime < mStartTime ? 0.0f : 1.0f; } final boolean expired = normalizedTime >= 1.0f || isCanceled(); mMore = !expired; if (!mFillEnabled) normalizedTime = Math.max(Math.min(normalizedTime, 1.0f), 0.0f); if ((normalizedTime >= 0.0f || mFillBefore) && (normalizedTime <= 1.0f || mFillAfter)) { if (!mStarted) { fireAnimationStart(); mStarted = true; ... } if (mFillEnabled) normalizedTime = Math.max(Math.min(normalizedTime, 1.0f), 0.0f); if (mCycleFlip) { normalizedTime = 1.0f - normalizedTime; } getTransformationAt(normalizedTime, outTransformation); } if (expired) { if (mRepeatCount == mRepeated || isCanceled()) { if (!mEnded) { mEnded = true; guard.close(); fireAnimationEnd(); } } else { if (mRepeatCount > 0) { mRepeated++; } if (mRepeatMode == REVERSE) { mCycleFlip = !mCycleFlip; } mStartTime = -1; mMore = true; fireAnimationRepeat(); } } ... return mMore; }

算法步骤：

1. 起始时间初始化：第一次调用将 mStartTime 置为 currentTime，实现 START_ON_FIRST_FRAME。
2. 归一化时间计算：normalizedTime = (currentTime‑startTime‑offset)/duration，得到单次周期进度 [0,1]。
3. 过期判断：normalizedTime >=1.0 代表当前周期结束。
4. Fill 钳位：mFillEnabled 开启时，将时间限制在 [0,1]，防止外推。
5. 周期翻转：REVERSE 模式每次重复切换 mCycleFlip，为 true 时时间取反：1.0‑normalizedTime。
6. 应用变换：getTransformationAt () 执行插值并调用子类 applyTransformation ()。
7. 重复处理：动画过期但未耗尽重复次数，重置 mStartTime 为‑1，mMore 置 true，下一帧继续运行。

14.2.11 resolveSize：数值类型解析 ¶

resolveSize ()（1185 行）将动画数值依据类型转为像素：

// Animation.java，第1185‑1196行 protected float resolveSize(int type, float value, int size, int parentSize) { switch (type) { case ABSOLUTE: return value; case RELATIVE_TO_SELF: return size * value; case RELATIVE_TO_PARENT: return parentSize * value; default: return value; } }

支持 XML 写法如android:fromXDelta="50%"（相对自身）、android:fromXDelta="50%p"（相对父容器）。

14.2.12 窗口管理器中的视图动画 

窗口管理器内部也使用视图动画实现遗留窗口转场。WindowAnimationSpec 对 View 动画做封装，作用对象改为 SurfaceControl。动画 Transformation 矩阵转换为 SurfaceControl.Transaction 操作（setPosition、setMatrix、setAlpha）。

14.2.13 插值器原生桥接 

所有内置插值器实现 NativeInterpolator，提供createNativeInterpolator()返回原生句柄。HWUI 使用该句柄，在 RenderThread 运行相同插值曲线，避免每一帧跨 JNI 调用。

// AccelerateDecelerateInterpolator.java，第43‑47行 /** @hide */ @Override public long createNativeInterpolator() { return NativeInterpolatorFactory.createAccelerateDecelerateInterpolator(); }

frameworks/base/libs/hwui/Interpolator.cpp中原生实现与 Java 公式完全一致，保证 UI 线程与 RenderThread 动画视觉效果统一。

14.2.14 视图动画文件总览 ¶

表格

14.3 属性动画 

14.3.1 概述 

Android3.0（API11）引入属性动画，是 Android 现代动画主力。它修改任意 Java 对象真实属性，不只限于 View。当执行 View.setTranslationX 动画时，属性真实发生改变，点击检测、布局、无障碍均跟随动画状态。

源码目录：frameworks/base/core/java/android/animation/（31 个文件，~13400 行）

14.3.2 核心类继承体系 

14.3.3 ValueAnimator 深度解析 

ValueAnimator.java（1776 行）是属性动画的引擎。

关键字段（96‑279 行）

// frameworks/base/core/java/android/animation/ValueAnimator.java private static float sDurationScale = 1.0f; // 系统全局缩放系数（96行） long mStartTime = -1; // 第一帧时间（113行） float mSeekFraction = -1; // 跳转播放位置（119行） private long mDuration = 300; // 默认300ms（202行） private int mRepeatCount = 0; // 默认播放一次（211行） private int mRepeatMode = RESTART; // RESTART 或 REVERSE（218行） private TimeInterpolator mInterpolator = sDefaultInterpolator; //（237行） PropertyValuesHolder[] mValues; // 被动画的属性数组（247行） HashMap<String, PropertyValuesHolder> mValuesMap; // 属性名‑PVH查找表

注意：Android17 移除老版本mStartTimeCommitted“卡顿补偿” 标记；每个动画器用于修正起始时间的 commit 回调已删除（见 §14.3.12）。

时长缩放：全局静态sDurationScale会乘以所有动画时长。开发者选项 “动画器时长缩放” 修改该值。等于 0 时areAnimatorsEnabled()返回 false。

// ValueAnimator.java，394‑396行 public static boolean areAnimatorsEnabled() { return !(sDurationScale == 0); }

工厂方法（417‑515 行）

14.3.4 动画帧循环 

调用 start ()，ValueAnimator 将自身注册到 AnimationHandler，作为 AnimationFrameCallback。Handler 调度 Choreographer 帧回调。每次 VSYNC 到来：

animateBasedOnTime () 核心时序逻辑（简化）：

1. 计算currentIterationFraction = (currentTime‑startTime)/duration
2. 处理重复：除以总迭代次数得到 overallFraction
3. REVERSE 模式：奇数迭代翻转 fraction
4. 调用 animateValue (fraction)，应用插值器

14.3.5 ObjectAnimator

ObjectAnimator（1004 行）继承 ValueAnimator，将动画数值直接设置给目标对象。两种解析目标属性的方式：

1. 属性名字符串：反射查找 setFoo () /getFoo ()；float、int 返回类型存在优化 JNI 路径。
2. Property 对象：使用 Property<T,V> 抽象，完全避开反射。

// frameworks/base/core/java/android/animation/ObjectAnimator.java，69‑80行 public final class ObjectAnimator extends ValueAnimator { private Object mTarget; private String mPropertyName; private Property mProperty; private boolean mAutoCancel = false; ... }

常用工厂：

ObjectAnimator.ofFloat(view, "translationX", 0f, 100f) ObjectAnimator.ofFloat(view, View.TRANSLATION_X, 0f, 100f) // 推荐，无反射 ObjectAnimator.ofArgb(view, "backgroundColor", Color.RED, Color.BLUE)

14.3.6 PropertyValuesHolder

PropertyValuesHolder（1729 行）封装单个被动画属性：属性名 / Property 引用、setter/getter、关键帧集合、类型求值器。

// frameworks/base/core/java/android/animation/PropertyValuesHolder.java，38‑78行 public class PropertyValuesHolder implements Cloneable { String mPropertyName; protected Property mProperty; Method mSetter = null; private Method mGetter = null; Class mValueType; Keyframes mKeyframes = null; ... }

内部维护每个 Class 的 setter/getter 静态缓存，避免重复反射：

// PropertyValuesHolder.java，92‑97行 private static Class[] FLOAT_VARIANTS = {float.class, Float.class, double.class, int.class, Double.class, Integer.class}; private static Class[] INTEGER_VARIANTS = {int.class, Integer.class, float.class, double.class, Float.class, Double.class};

14.3.7 Keyframes 与 TypeEvaluators

Keyframe 定义某个进度点（0.0‑1.0）对应的数值。KeyframeSet 保存有序 Keyframe 集合，在相邻关键帧之间插值。

内置求值器：

14.3.8 AnimatorSet 与依赖图 

AnimatorSet（2280 行）用内部 Node 结构，把多个 Animator 组织成一张依赖关系图。

Builder API 构建依赖链：

AnimatorSet set = new AnimatorSet(); set.play(fadeIn).before(moveRight); set.play(fadeIn).before(scaleUp); set.play(moveRight).before(colorChange); set.play(scaleUp).before(colorChange);

内部维护按时间排序的 AnimationEvent 列表。每一帧，处理时间已到达的事件，启动或结束子动画器。

14.3.9 AnimationHandler 与后台暂停 

AnimationHandler（515 行）管理线程内动画循环。

关键机制 ——后台暂停（271‑287 行）：当进程全部窗口切后台，AnimationHandler 暂停所有无限时长动画，节省 CPU。通过 mAnimatorRequestors 跟踪可见状态。

// frameworks/base/core/java/android/animation/AnimationHandler.java，271‑287行 private Choreographer.FrameCallback mPauser = frameTimeNanos -> { if (mAnimatorRequestors.size() > 0) { return; // 调度之后有组件重新启用动画 } for (int i = 0; i < mAnimationCallbacks.size(); ++i) { AnimationFrameCallback callback = mAnimationC