Compose 中的共享元素过渡

共享元素过渡是一种在具有内容一致的可组合项之间进行无缝过渡的方式。它们通常用于导航，可让您在用户在不同屏幕之间导航时，直观地连接不同的屏幕。

例如，在以下视频中，您可以看到零食的图片和标题从列表页面共享到详情页面。

图 1.Jetsnack 共享元素演示

在 Compose 中，有几个高级 API 可帮助您创建共享元素：

  • SharedTransitionLayout：实现共享元素过渡所需的最外层布局。它提供了一个 SharedTransitionScope。可组合项必须位于 SharedTransitionScope 中，才能使用共享元素修饰符。
  • Modifier.sharedElement()：该修饰符会向 SharedTransitionScope 标记应与另一个可组合项匹配的可组合项。
  • Modifier.sharedBounds()：一个修饰符，用于向 SharedTransitionScope 指明应将此可组合项的边界用作应发生过渡的位置的容器边界。与 sharedElement() 不同，sharedBounds() 设计用于视觉上不同的内容。

在 Compose 中创建共享元素时的一个重要概念是它们如何处理叠加层和裁剪。如需详细了解这一重要主题，请查看剪辑和叠加层部分。

基本用法

本部分将构建以下过渡，从较小的“列表”项转换为较大的详细项：

图 2.两个可组合项之间的共享元素过渡的基本示例。

使用 Modifier.sharedElement() 的最佳方式是与 AnimatedContent、AnimatedVisibility 或 NavHost 结合使用，因为这样可以自动为您管理可组合项之间的转换。

首先，构建一个包含 MainContent 和 DetailsContent 可组合项的现有基本 AnimatedContent，然后再添加共享元素：

图 3.启动了没有任何共享元素转换的 AnimatedContent。

  1. 如需使共享元素在两个布局之间添加动画效果，请使用 SharedTransitionLayout 将 AnimatedContent 可组合项括起来。系统会将 SharedTransitionLayout 和 AnimatedContent 的范围传递给 MainContent 和 DetailsContent：

    var showDetails by remember {
    mutableStateOf(false)
}
SharedTransitionLayout {
    AnimatedContent(
        showDetails,
        label = "basic_transition"
    ) { targetState ->
        if (!targetState) {
            MainContent(
                onShowDetails = {
                    showDetails = true
                },
                animatedVisibilityScope = this@AnimatedContent,
                sharedTransitionScope = this@SharedTransitionLayout
            )
        } else {
            DetailsContent(
                onBack = {
                    showDetails = false
                },
                animatedVisibilityScope = this@AnimatedContent,
                sharedTransitionScope = this@SharedTransitionLayout
            )
        }
    }
}
    BasicSharedElementSnippets.kt

  2. 将 Modifier.sharedElement() 添加到两个匹配的可组合项的可组合项修饰符链中。创建一个 SharedContentState 对象，并使用 rememberSharedContentState() 记住它。SharedContentState 对象存储着用于确定共享元素的唯一键。提供一个唯一键来标识内容，并使用 rememberSharedContentState() 记住项。AnimatedContentScope 会传递到用于协调动画的修饰符中。

    @Composable
private fun MainContent(
    onShowDetails: () -> Unit,
    modifier: Modifier = Modifier,
    sharedTransitionScope: SharedTransitionScope,
    animatedVisibilityScope: AnimatedVisibilityScope
) {
    Row(
        // ...
    ) {
        with(sharedTransitionScope) {
            Image(
                painter = painterResource(id = R.drawable.cupcake),
                contentDescription = "Cupcake",
                modifier = Modifier
                    .sharedElement(
                        rememberSharedContentState(key = "image"),
                        animatedVisibilityScope = animatedVisibilityScope
                    )
                    .size(100.dp)
                    .clip(CircleShape),
                contentScale = ContentScale.Crop
            )
            // ...
        }
    }
}

@Composable
private fun DetailsContent(
    modifier: Modifier = Modifier,
    onBack: () -> Unit,
    sharedTransitionScope: SharedTransitionScope,
    animatedVisibilityScope: AnimatedVisibilityScope
) {
    Column(
        // ...
    ) {
        with(sharedTransitionScope) {
            Image(
                painter = painterResource(id = R.drawable.cupcake),
                contentDescription = "Cupcake",
                modifier = Modifier
                    .sharedElement(
                        rememberSharedContentState(key = "image"),
                        animatedVisibilityScope = animatedVisibilityScope
                    )
                    .size(200.dp)
                    .clip(CircleShape),
                contentScale = ContentScale.Crop
            )
            // ...
        }
    }
}
    BasicSharedElementSnippets.kt

如需了解是否发生了共享元素匹配，请将 rememberSharedContentState() 提取到变量中，然后查询 isMatchFound。

这会产生以下自动动画：

图 4.两个可组合项之间的共享元素过渡的基本示例。

您可能会注意到，整个容器的背景颜色和大小仍然使用默认的 AnimatedContent 设置。

共享边界与共享元素

Modifier.sharedBounds() 类似于 Modifier.sharedElement()。不过，修饰符在以下方面有所不同：

  • sharedBounds() 适用于视觉上有所不同但在不同状态下应共用相同区域的内容，而 sharedElement() 要求内容相同。
  • 使用 sharedBounds() 时，进入和退出屏幕的内容在两种状态之间的过渡期间可见，而使用 sharedElement() 时，只有目标内容会在转换边界中渲染。Modifier.sharedBounds() 具有 enter 和 exit 参数，用于指定内容应如何转换，其工作原理类似于 AnimatedContent。
  • sharedBounds() 最常见的用例是容器转换模式，而 sharedElement() 的示例用例是主角转换。
  • 使用 Text 可组合项时，最好使用 sharedBounds() 来支持字体更改，例如在斜体和粗体之间切换或颜色更改。

在前面的示例中，通过在两种不同场景中将 Modifier.sharedBounds() 添加到 Row 和 Column 上，我们可以共享这两者的边界并执行过渡动画，从而使它们可以在彼此之间扩大：

@Composable
private fun MainContent(
    onShowDetails: () -> Unit,
    modifier: Modifier = Modifier,
    sharedTransitionScope: SharedTransitionScope,
    animatedVisibilityScope: AnimatedVisibilityScope
) {
    with(sharedTransitionScope) {
        Row(
            modifier = Modifier
                .padding(8.dp)
                .sharedBounds(
                    rememberSharedContentState(key = "bounds"),
                    animatedVisibilityScope = animatedVisibilityScope,
                    enter = fadeIn(),
                    exit = fadeOut(),
                    resizeMode = SharedTransitionScope.ResizeMode.ScaleToBounds()
                )
                // ...
        ) {
            // ...
        }
    }
}

@Composable
private fun DetailsContent(
    modifier: Modifier = Modifier,
    onBack: () -> Unit,
    sharedTransitionScope: SharedTransitionScope,
    animatedVisibilityScope: AnimatedVisibilityScope
) {
    with(sharedTransitionScope) {
        Column(
            modifier = Modifier
                .padding(top = 200.dp, start = 16.dp, end = 16.dp)
                .sharedBounds(
                    rememberSharedContentState(key = "bounds"),
                    animatedVisibilityScope = animatedVisibilityScope,
                    enter = fadeIn(),
                    exit = fadeOut(),
                    resizeMode = SharedTransitionScope.ResizeMode.ScaleToBounds()
                )
                // ...

        ) {
            // ...
        }
    }
}
SharedBoundsSnippets.kt

图 5.两个可组合项之间的共享边界。

了解范围

如需使用 Modifier.sharedElement()，可组合项必须位于 SharedTransitionScope 中。SharedTransitionLayout 可组合项提供 SharedTransitionScope。请务必将要共享的元素放置在界面层次结构中的同一顶层点。

通常，可组合项还应放置在 AnimatedVisibilityScope 内。这通常通过使用 AnimatedContent 在可组合项之间切换或直接使用 AnimatedVisibility 时提供，或者通过 NavHost 可组合函数提供，除非您手动管理可见性。为了使用多个范围，请将所需范围保存在 CompositionLocal 中，使用 Kotlin 中的上下文接收器，或者将范围作为参数传递给函数。

如果您有多个要跟踪的范围或属于深层嵌套的层次结构，请使用 CompositionLocals。借助 CompositionLocal，您可以选择要保存和使用的确切范围。另一方面，当您使用上下文接收器时，层次结构中的其他布局可能会意外替换提供的范围。例如，如果您有多个嵌套的 AnimatedContent，则范围可能会被覆盖。

val LocalNavAnimatedVisibilityScope = compositionLocalOf<AnimatedVisibilityScope?> { null }
val LocalSharedTransitionScope = compositionLocalOf<SharedTransitionScope?> { null }

@Composable
private fun SharedElementScope_CompositionLocal() {
    // An example of how to use composition locals to pass around the shared transition scope, far down your UI tree.
    // ...
    SharedTransitionLayout {
        CompositionLocalProvider(
            LocalSharedTransitionScope provides this
        ) {
            // This could also be your top-level NavHost as this provides an AnimatedContentScope
            AnimatedContent(state, label = "Top level AnimatedContent") { targetState ->
                CompositionLocalProvider(LocalNavAnimatedVisibilityScope provides this) {
                    // Now we can access the scopes in any nested composables as follows:
                    val sharedTransitionScope = LocalSharedTransitionScope.current
                        ?: throw IllegalStateException("No SharedElementScope found")
                    val animatedVisibilityScope = LocalNavAnimatedVisibilityScope.current
                        ?: throw IllegalStateException("No AnimatedVisibility found")
                }
                // ...
            }
        }
    }
}
BasicSharedElementSnippets.kt

或者，如果您的层次结构没有深层嵌套，您可以将范围作为参数向下传递：

@Composable
fun MainContent(
    animatedVisibilityScope: AnimatedVisibilityScope,
    sharedTransitionScope: SharedTransitionScope
) {
}

@Composable
fun Details(
    animatedVisibilityScope: AnimatedVisibilityScope,
    sharedTransitionScope: SharedTransitionScope
) {
}
BasicSharedElementSnippets.kt

与 AnimatedVisibility 共享元素

前面的示例展示了如何将共享元素与 AnimatedContent 搭配使用，但共享元素也适用于 AnimatedVisibility。

例如，在此延迟网格示例中，每个元素都封装在 AnimatedVisibility 中。点击列表项时，内容会有这样的视觉效果：从界面被提取到类似于对话框的组件中。

var selectedSnack by remember { mutableStateOf<Snack?>(null) }

SharedTransitionLayout(modifier = Modifier.fillMaxSize()) {
    LazyColumn(
        // ...
    ) {
        items(listSnacks) { snack ->
            AnimatedVisibility(
                visible = snack != selectedSnack,
                enter = fadeIn() + scaleIn(),
                exit = fadeOut() + scaleOut(),
                modifier = Modifier.animateItem()
            ) {
                Box(
                    modifier = Modifier
                        .sharedBounds(
                            sharedContentState = rememberSharedContentState(key = "${snack.name}-bounds"),
                            // Using the scope provided by AnimatedVisibility
                            animatedVisibilityScope = this,
                            clipInOverlayDuringTransition = OverlayClip(shapeForSharedElement)
                        )
                        .background(Color.White, shapeForSharedElement)
                        .clip(shapeForSharedElement)
                ) {
                    SnackContents(
                        snack = snack,
                        modifier = Modifier.sharedElement(
                            state = rememberSharedContentState(key = snack.name),
                            animatedVisibilityScope = this@AnimatedVisibility
                        ),
                        onClick = {
                            selectedSnack = snack
                        }
                    )
                }
            }
        }
    }
    // Contains matching AnimatedContent with sharedBounds modifiers.
    SnackEditDetails(
        snack = selectedSnack,
        onConfirmClick = {
            selectedSnack = null
        }
    )
}
AnimatedVisibilitySharedElementSnippets.kt

图 6. 使用 AnimatedVisibility 的共享元素。

修饰符排序

使用 Modifier.sharedElement() 和 Modifier.sharedBounds() 时，修饰符链的顺序很重要，这与 Compose 的其余部分一样。如果会影响尺寸的修饰符的位置不正确，可能会导致在共享元素匹配期间出现意外的视觉跳转。

例如，如果您将内边距修饰符放在两个共享元素上的不同位置，动画就会出现视觉差异。

var selectFirst by remember { mutableStateOf(true) }
val key = remember { Any() }
SharedTransitionLayout(
    Modifier
        .fillMaxSize()
        .padding(10.dp)
        .clickable {
            selectFirst = !selectFirst
        }
) {
    AnimatedContent(targetState = selectFirst, label = "AnimatedContent") { targetState ->
        if (targetState) {
            Box(
                Modifier
                    .padding(12.dp)
                    .sharedBounds(
                        rememberSharedContentState(key = key),
                        animatedVisibilityScope = this@AnimatedContent
                    )
                    .border(2.dp, Color.Red)
            ) {
                Text(
                    "Hello",
                    fontSize = 20.sp
                )
            }
        } else {
            Box(
                Modifier
                    .offset(180.dp, 180.dp)
                    .sharedBounds(
                        rememberSharedContentState(
                            key = key,
                        ),
                        animatedVisibilityScope = this@AnimatedContent
                    )
                    .border(2.dp, Color.Red)
                    // This padding is placed after sharedBounds, but it doesn't match the
                    // other shared elements modifier order, resulting in visual jumps
                    .padding(12.dp)

            ) {
                Text(
                    "Hello",
                    fontSize = 36.sp
                )
            }
        }
    }
}
BasicSharedElementSnippets.kt

匹配的边界

不匹配的边界：请注意，由于共享元素动画需要调整为错误的边界，因此动画看起来有点偏离。

在共享元素修饰符之前使用的修饰符为共享元素修饰符提供了约束条件，该修饰符随后用于派生初始边界和目标边界，进而派生边界动画。

在共享元素修饰符之后使用的修饰符会使用之前的约束条件来测量和计算子项的目标尺寸。共享元素修饰符创建了一系列动画约束条件，用于逐步将子项从初始尺寸转换为目标尺寸。

有一种例外情况，那就是您对动画使用 resizeMode = ScaleToBounds()，或者对可组合项使用 Modifier.skipToLookaheadSize()。在这种情况下，Compose 使用目标约束条件来布置子项，并使用缩放比例执行动画，而不是更改布局大小本身。

唯一键

处理复杂的共享元素时，最好创建一个非字符串的键，因为字符串很容易匹配。每个键都必须是唯一的，才能实现匹配。例如，在 Jetsnack 中，我们有以下共享元素：

图 7.显示 Jetsnack 的图片，以及界面每个部分的注释。

您可以创建一个枚举来表示共享元素类型。在此示例中，整个零食卡片也可能会从主屏幕上的多个不同位置显示，例如在“热门”和“推荐”部分中。您可以创建一个包含 snackId、origin（“热门”/“推荐”）和将共享的共享元素的 type 的键：

data class SnackSharedElementKey(
    val snackId: Long,
    val origin: String,
    val type: SnackSharedElementType
)

enum class SnackSharedElementType {
    Bounds,
    Image,
    Title,
    Tagline,
    Background
}

@Composable
fun SharedElementUniqueKey() {
    // ...
            Box(
                modifier = Modifier
                    .sharedElement(
                        rememberSharedContentState(
                            key = SnackSharedElementKey(
                                snackId = 1,
                                origin = "latest",
                                type = SnackSharedElementType.Image
                            )
                        ),
                        animatedVisibilityScope = this@AnimatedVisibility
                    )
            )
            // ...
}
BasicSharedElementSnippets.kt

建议为键使用数据类，因为它们实现了 hashCode() 和 isEquals()。

手动管理共享元素的可见性

如果您可能没有使用 AnimatedVisibility 或 AnimatedContent，则可以自行管理共享元素的可见性。请使用 Modifier.sharedElementWithCallerManagedVisibility() 并提供您自己的条件来确定某一项何时应显示或不显示：

var selectFirst by remember { mutableStateOf(true) }
val key = remember { Any() }
SharedTransitionLayout(
    Modifier
        .fillMaxSize()
        .padding(10.dp)
        .clickable {
            selectFirst = !selectFirst
        }
) {
    Box(
        Modifier
            .sharedElementWithCallerManagedVisibility(
                rememberSharedContentState(key = key),
                !selectFirst
            )
            .background(Color.Red)
            .size(100.dp)
    ) {
        Text(if (!selectFirst) "false" else "true", color = Color.White)
    }
    Box(
        Modifier
            .offset(180.dp, 180.dp)
            .sharedElementWithCallerManagedVisibility(
                rememberSharedContentState(
                    key = key,
                ),
                selectFirst
            )
            .alpha(0.5f)
            .background(Color.Blue)
            .size(180.dp)
    ) {
        Text(if (selectFirst) "false" else "true", color = Color.White)
    }
}
BasicSharedElementSnippets.kt

当前限制

这些 API 存在一些限制。最值得注意的是：

  • View 和 Compose 之间不支持互操作性。这包括任何封装 AndroidView 的可组合项，例如 Dialog。
  • 以下各项不支持自动动画：
    • 共享图片可组合项：
      • 默认情况下，ContentScale 没有动画效果。它会贴靠到设定的结束值 ContentScale。
    • 形状裁剪 - 没有内置对形状之间自动动画的支持 - 例如，在项目过渡时以动画形式从方形变为圆形。
    • 对于不支持的情况，请使用 Modifier.sharedBounds() 而不是 sharedElement()，并将 Modifier.animateEnterExit() 添加到项上。
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