Java动画实现与Timing框架基础

# Java动画实现与Timing框架基础 ## 1. SmoothMoves演示项目 ### 1.1 项目概述 SmoothMoves演示项目展示了Swing和Java 2D图形与动画的功能。在渲染前，应用程序会创建要渲染到屏幕的图形对象，之后启动定时器运行动画循环，最后进行图形渲染。 ### 1.2 创建图形对象 创建图形对象时，应用程序会创建一个图像，该图像将在动画期间使用`drawImage()`方法进行复制。默认情况下，图像内容是一个实心黑色矩形。以下是创建图像的代码： ```java void createAnimationImage() { GraphicsConfiguration gc = getGraphicsConfiguration(); image = gc.createCompatibleImage(imageW, imageH, Transparency.TRANSLUCENT); Graphics gImg = image.getGraphics(); gImg.setColor(Color.BLACK); gImg.fillRect(0, 0, imageW, imageH); gImg.dispose(); } ``` 操作步骤如下： 1. 从组件获取`GraphicsConfiguration`对象，用于创建兼容图像。 2. 创建一个半透明的图像。 3. 获取图像的`Graphics`对象，设置颜色为黑色，并填充矩形。 4. 释放`Graphics`对象。 ### 1.3 运行定时器 启动定时器以运行动画循环，代码如下： ```java private void startTimer(int resolution) { if (timer != null) { timer.stop(); timer.setDelay(resolution); } else { timer = new Timer(resolution, this); } timer.start(); } ``` 操作步骤如下： 1. 如果定时器已存在，停止定时器并设置新的延迟时间。 2. 如果定时器不存在，创建一个新的定时器，并设置延迟时间和`ActionListener`。 3. 启动定时器。 定时器会按设置的分辨率调用`actionPerformed()`方法，该方法会计算动画已完成的比例，并调用`animate()`方法： ```java public void actionPerformed(ActionEvent ae) { long currentTime = System.nanoTime() / 1000000; long totalTime = currentTime - cycleStart; if (totalTime > CYCLE_TIME) { cycleStart = currentTime; } float fraction = (float)totalTime / CYCLE_TIME; fraction = Math.min(1.0f, fraction); fraction = 1 - Math.abs(1 - (2 * fraction)); animate(fraction); } ``` `animate()`方法会根据计算出的比例改变对象的透明度和位置，并调用`repaint()`方法进行重绘： ```java public void animate(float fraction) { opacity = fraction; int prevMoveX = moveX; moveX = moveMinX + (int)(.5f + fraction * (float)(moveMaxX - moveMinX)); repaint(); } ``` ### 1.4 渲染图形 在`paintComponent()`方法中，有三个主要任务：擦除背景、绘制淡入淡出动画和绘制移动动画。 #### 1.4.1 擦除背景 将背景擦除为白色： ```java g.setColor(Color.WHITE); g.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight()); ``` #### 1.4.2 绘制淡入淡出动画 使用`animate()`方法计算的透明度值创建`AlphaComposite`对象，并设置到`Graphics2D`对象上，然后渲染图像： ```java Graphics2D gFade = (Graphics2D)g.create(); gFade.setComposite(AlphaComposite.SrcOver.derive(opacity)); gFade.drawImage(image, fadeX, fadeY, null); gFade.dispose(); ``` #### 1.4.3 绘制移动动画 将图像复制到指定位置： ```java g.drawImage(image, moveX, moveY, null); ``` ### 1.5 渲染选项 在应用程序运行时，可以使用键盘命令尝试不同的渲染方法，以减轻动画的卡顿现象。以下是一些选项： | 按键 | 功能 | | ---- | ---- | | I | 在实心矩形和图像之间切换渲染对象 | | C | 在默认黑色和浅灰色之间切换颜色 | | B | 切换简单的运动模糊效果 | | 1 - 9 | 切换运动模糊的长度 | | A | 切换抗锯齿功能 | | 上下箭头 | 增加或减少动画的帧率 | | L | 切换动画的插值模式 | ## 2. Timing Framework基础 ### 2.1 框架概述 Timing Framework是一组实用类，提供了更强大的动画系统，可处理许多在应用程序中原本需要自己实现的细节。其设计动机有两个方面：处理常见任务和提供简单的API。 ### 2.2 核心概念 Timing Framework的核心类中包含以下关键概念和属性： - **Animator**：封装了大部分功能，用于创建和运行动画。 - **Callbacks**：通过回调机制通知应用程序动画期间的事件。 - **Duration**：定义动画的持续时间。 - **Repetition**：控制动画的重复次数和行为。 - **Resolution**：控制动画的帧率。 - **Starting behavior**：控制动画的起始延迟、方向和初始比例。 - **Ending behavior**：控制动画结束时的行为。 - **Interpolation**：可应用不同的插值方法使动画具有非线性行为。 ### 2.3 Animator类 #### 2.3.1 创建Animator Animator通过以下三种构造方法创建： ```java Animator(int duration) Animator(int duration, TimingTarget target) Animator(int duration, double repeatCount, Animator.RepeatBehavior repeatBehavior, TimingTarget target) ``` 操作步骤如下： 1. `Animator(int duration)`：仅设置动画的持续时间，需要后续通过`addTarget()`方法添加`TimingTarget`对象。 2. `Animator(int duration, TimingTarget target)`：设置动画的持续时间和`TimingTarget`对象。 3. `Animator(int duration, double repeatCount, Animator.RepeatBehavior repeatBehavior, TimingTarget target)`：设置动画的持续时间、重复次数、重复行为和`TimingTarget`对象。 #### 2.3.2 控制动画流程 Animator提供了以下方法来控制动画的运行和停止： ```java void start() void stop() void cancel() void pause() void resume() boolean isRunning() ``` 操作步骤如下： 1. `start()`：启动动画，会调用`TimingTarget`的`begin()`和`timingEvent()`方法。 2. `stop()`：停止动画，会调用`TimingTarget`的`end()`方法。 3. `cancel()`：取消动画，不会调用`TimingTarget`的`end()`方法。 4. `pause()`：暂停运行中的动画。 5. `resume()`：恢复已暂停的动画。 6. `isRunning()`：查询动画是否正在运行。 ### 2.4 回调机制 #### 2.4.1 TimingTarget接口 `TimingTarget`接口定义了四个事件方法： ```java public interface TimingTarget { public void begin(); public void end(); public void repeat(); public void timingEvent(float fraction); } ``` - `begin()`：动画开始时调用，可用于进行必要的设置。 - `end()`：动画结束时调用，可用于进行必要的清理操作。 - `repeat()`：重复动画开始新的一轮时调用。 - `timingEvent(float fraction)`：提供动画已完成的比例，可用于改变动画期间的属性值。 #### 2.4.2 TimingTargetAdapter类 `TimingTargetAdapter`类是`TimingTarget`接口的简单实现，提供了空方法，方便子类只接收特定的事件。 ### 2.5 其他属性 #### 2.5.1 持续时间（Duration） 动画的持续时间可以通过`Animator`的构造方法或`setDuration(int duration)`方法设置，单位为毫秒。还可以设置为`Animator.INFINITE`，表示动画将无限运行。 #### 2.5.2 重复（Repetition） 通过以下方法控制动画的重复次数和行为： ```java Animator(int duration, double repeatCount, Animator.RepeatBehavior repeatBehavior, TimingTarget target) void setR ```