[UWP]理解ControlTemplate中的VisualTransition

1. 前言

VisualTransition是控件模板中的重要组成部分，无论是自定义控件或者修改控件样式都会接触到VisualTransition。明明这么重要，博客园上好像都没多少关于VisualTransition的主题。

2. 什么是VisualTransition

VisualTransition动画定义VisualState之前切换时的过渡行为，包括过渡时间和过渡动画。

VisualTransition的类定义如下：

[ContentProperty(Name = "Storyboard")]
public class VisualTransition : DependencyObject, IVisualTransition
{
    public VisualTransition();

    // 摘要:
    //     获取或设置要转换为的 Windows.UI.Xaml.VisualState 的名称。
    public string To { get; set; }

    //
    // 摘要:
    //     获取或设置在发生转换时运行的 Windows.UI.Xaml.Media.Animation.Storyboard。
    public Storyboard Storyboard { get; set; }

    //
    // 摘要:
    //     获取或设置应用于生成的动画的缓动函数。
    public EasingFunctionBase GeneratedEasingFunction { get; set; }

    //
    // 摘要:
    //     获取或设置从一种状态转换到另一种状态所花的时间，以及任何隐式过渡动画应作为过渡行为的一部分运行的时间
    public Duration GeneratedDuration { get; set; }

    //
    // 摘要:
    //     获取或设置要转换的 Windows.UI.Xaml.VisualState 的名称。
    public string From { get; set; }
}

3.为什么使用VisualTransition

虽然自WPF4以来VisualTransition一直都存在，但很多人还是习惯这样写VisualState：

<VisualStateGroup x:Name="CommonStates">
    <VisualState x:Name="Normal" />
    <VisualState x:Name="PointerOver">
        <Storyboard>
            <DoubleAnimation  Storyboard.TargetProperty="Opacity"
                              Storyboard.TargetName="PointOverElement"
                              Duration="0"
                              To="1" />
        </Storyboard>
    </VisualState>
    <VisualState x:Name="Pressed">
        <Storyboard>
            <DoubleAnimation  Storyboard.TargetProperty="Opacity"
                              Storyboard.TargetName="PressElement"
                              Duration="0"
                              To="1" />
        </Storyboard>
    </VisualState>
    <VisualState x:Name="Disabled" />
</VisualStateGroup>

正确的做法应该是这样：

<VisualStateGroup x:Name="CommonStates">
    <VisualStateGroup.Transitions>
        <VisualTransition To="PointerOver">
            <Storyboard>
                <DoubleAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetProperty="(UIElement.Opacity)"
                                               Storyboard.TargetName="PointOverElement">
                    <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0"
                                          Value="0" />
                    <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:2"
                                          Value="1">
                        <EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                            <CubicEase EasingMode="EaseOut" />
                        </EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                    </EasingDoubleKeyFrame>
                </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
            </Storyboard>
        </VisualTransition>
        <VisualTransition To="Pressed">
            <Storyboard>
                <DoubleAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetProperty="(UIElement.Opacity)"
                                               Storyboard.TargetName="PressElement">
                    <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0"
                                          Value="0" />
                    <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:2"
                                          Value="1">
                        <EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                            <CubicEase EasingMode="EaseOut" />
                        </EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                    </EasingDoubleKeyFrame>
                </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
            </Storyboard>
        </VisualTransition>
        <VisualTransition To="Disabled">
            <Storyboard Completed="Storyboard_Completed"></Storyboard>
        </VisualTransition>
    </VisualStateGroup.Transitions>
    <VisualState x:Name="Normal" />
    <VisualState x:Name="PointerOver">
        <Storyboard>
            <DoubleAnimation  Storyboard.TargetProperty="Opacity"
                              Storyboard.TargetName="PointOverElement"
                              Duration="0"
                              To="1" />
        </Storyboard>
    </VisualState>
    <VisualState x:Name="Pressed">
        <Storyboard>
            <DoubleAnimation  Storyboard.TargetProperty="Opacity"
                              Storyboard.TargetName="PressElement"
                              Duration="0"
                              To="1" />
        </Storyboard>
    </VisualState>
    <VisualState x:Name="Disabled" />
</VisualStateGroup>

可以看到VisualState中的Storyboard只用于定义VisualState的最终可视状态，而在VIsualState间转换时用户看到的是VisualTransition 中定义的Storyboard。但这样的话两处的Storyboard不就重复了？带着这个疑问很多年，微软终于给出了另一种方案VisualState.Setters：

<VisualStateGroup x:Name="CommonStates">
    <VisualStateGroup.Transitions>
        ...
    </VisualStateGroup.Transitions>
    <VisualState x:Name="Normal" />
    <VisualState x:Name="PointerOver">
        <VisualState.Setters>
            <Setter Target="PointOverElement.(UIElement.Opacity)"
                    Value="1" />
        </VisualState.Setters>
    </VisualState>
    <VisualState x:Name="Pressed">
        <VisualState.Setters>
            <Setter Target="PressElement.(UIElement.Opacity)"
                    Value="1" />
        </VisualState.Setters>
    </VisualState>
    <VisualState x:Name="Disabled" />
</VisualStateGroup>

这样VisualState的做法就十分清晰明了：

• 代码使用VisualStateManager控制控件当前的VisualState；
• VisualState.Setters定义这个VisualState最终在UI上如何呈现；
• VisualState间的过渡动画由VisualTransition定义；

4. 怎么使用VisualTransition

4.1 隐式转换

不使用Storyboard的VisualTransition称为隐式转换：

<VisualStateGroup.Transitions >
    <VisualTransition GeneratedDuration="0:0:3"/>
</VisualStateGroup.Transitions>

如上面这段XAML中的VisualTransition ，它指定VisualStateGroup中所有VisualState之间的过渡时间都是3秒，在这3秒中VisualState中的Double、Point和Color使用默认的线性插值方式进行动画转换。而其它值，如Visibility，则不可以使用隐式转换。

这段XAML在Blend中对应“状态”面板里VisualStateGroup的“默认过渡”。

隐式转换可以进一步设置其它属性，如以下XAML：

<VisualStateGroup.Transitions>
    <VisualTransition To="PointerOver"
                      GeneratedDuration="0:0:3">
        <VisualTransition.GeneratedEasingFunction>
            <ExponentialEase EasingMode="EaseOut" />
        </VisualTransition.GeneratedEasingFunction>
    </VisualTransition>
    <VisualTransition From="PointerOver"
                      To="Pressed"
                      GeneratedDuration="0:0:3">
        <VisualTransition.GeneratedEasingFunction>
            <ExponentialEase EasingMode="EaseOut" />
        </VisualTransition.GeneratedEasingFunction>
    </VisualTransition>
</VisualStateGroup.Transitions>

这段XAML中VisualTransition指定了以下三种属性：

• From和To，转换的旧状态和新状态，可以单独指定。

• 动画的缓动函数。

4.2 使用Storyboard

当隐式转换不能满足需求，可以使用Storyboard指定转换的动画。这时Storyboard不需要设置FillBehavior="HoldEnd"，因为Storyboard结束后将保持VisualState设置的最终状态。

<VisualTransition To="PointerOver">
    <Storyboard>
        <ObjectAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetProperty="(UIElement.Visibility)"
                                       Storyboard.TargetName="PointOverElement">
            <DiscreteObjectKeyFrame KeyTime="0">
                <DiscreteObjectKeyFrame.Value>
                    <Visibility>Visible</Visibility>
                </DiscreteObjectKeyFrame.Value>
            </DiscreteObjectKeyFrame>
        </ObjectAnimationUsingKeyFrames>
        <DoubleAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetProperty="(UIElement.Opacity)"
                                       Storyboard.TargetName="PointOverElement">
            <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0"
                                  Value="0" />
            <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:2"
                                  Value="1">
                <EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                    <CubicEase EasingMode="EaseOut" />
                </EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
            </EasingDoubleKeyFrame>
        </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
    </Storyboard>
</VisualTransition>
<VisualTransition To="Pressed">
    <Storyboard>
        <ObjectAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetProperty="(UIElement.Visibility)"
                                       Storyboard.TargetName="PressElement">
            <DiscreteObjectKeyFrame KeyTime="0">
                <DiscreteObjectKeyFrame.Value>
                    <Visibility>Visible</Visibility>
                </DiscreteObjectKeyFrame.Value>
            </DiscreteObjectKeyFrame>
        </ObjectAnimationUsingKeyFrames>
        <DoubleAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetProperty="(UIElement.Opacity)"
                                       Storyboard.TargetName="PressElement">
            <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0"
                                  Value="0" />
            <EasingDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:2"
                                  Value="1">
                <EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                    <CubicEase EasingMode="EaseOut" />
                </EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
            </EasingDoubleKeyFrame>
        </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
    </Storyboard>
</VisualTransition>

5. 为什么有时候VisualTransition没有生效

ControlTemplate在VisualState之间切换是靠下面这个函数控制的：

//
// 摘要:
//     通过按名称请求新的 Windows.UI.Xaml.VisualState 来在两个状态之间转换控件。
//
// 参数:
//   control:
//     要进行状态过渡的控件。
//
//   stateName:
//     要过渡到的状态。
//
//   useTransitions:
//     如果使用 Windows.UI.Xaml.VisualTransition 在各状态之间转换，则为 **true**。 如果跳过使用转换并直接转到请求的状态，则为
//     **false**。 默认值为 **false**。
//
// 返回结果:
//     如果控件成功转换到新状态或者已经在使用该状态，则为 **true**；否则为 **false**。
public static bool GoToState(Control control, string stateName, bool useTransitions);

如果useTransitions这个参数为false，则VisualState之间切换时不会使用VisualTransition。在控件加载模板时（即调用OnApplyTemplate()函数时）通常会这样做，因为控件在呈现时通常都不需要做动画。

另外，VisualStateManager.GoToState不会使控件重复进入某个状态，即如果控件已处于PointerOver的VisualState，再次调用VisualStateManager.GoToState(this, PointerOverState, useTransitions)不会触发任何操作，也不会重复触发动画。

6. 结语

除了VisualState.Setters，这篇文章的内容基本和WPF通用。

上次被批评写得太复杂了，这次本来写了很多，为了文章简单易懂删了一半，希望对理解VisualTransition有帮助。

7. 参考

VisualTransition Class (Windows)
VisualTransition Class (Windows.UI.Xaml) - UWP app developer Microsoft Docs

8. 源码

AnimationTest