工厂与策略——动画创建的灵活组合模式
在前面的文章里，我们讲了动画的抽象基类和两种具体实现。但控件怎么获取这些动画？直接 new 一个吗？
不，那样会让控件和动画类型耦合，难以扩展和测试。我们用了工厂模式 + 策略模式的组合来解决这个问题。
CFMaterialAnimationFactory 的职责
CFMaterialAnimationFactory 是 Material Design 3 动画的核心工厂，它负责：
- Token 解析：将 "md.animation.fadeIn" 这样的 token 转换为动画描述
- 动画创建：根据描述创建具体的动画实例
- 生命周期管理：拥有创建的动画，提供 WeakPtr 访问
- 全局开关：支持启用/禁用所有动画
- 策略应用：允许控件类型定制动画行为
cpp
class CFMaterialAnimationFactory : public ICFAnimationManagerFactory {
public:
explicit CFMaterialAnimationFactory(const ICFTheme& theme,
std::unique_ptr<AnimationStrategy> strategy = nullptr,
QObject* parent = nullptr);
cf::WeakPtr<ICFAbstractAnimation> getAnimation(const char* animationToken) override;
void setStrategy(std::unique_ptr<AnimationStrategy> strategy);
void setEnabledAll(bool enabled) override;
private:
const ICFTheme& theme_;
std::unique_ptr<AnimationStrategy> strategy_;
bool globalEnabled_ = true;
std::unordered_map<std::string, std::unique_ptr<ICFAbstractAnimation>> animations_;
};
```bash
## Token 到 AnimationDescriptor 的映射
Material Design 3 定义了标准的动画 Token，比如：
| Token | 类型 | MotionSpec |
|---|---|---|
| md.animation.fadeIn | fade | shortEnter |
| md.animation.fadeOut | fade | shortExit |
| md.animation.slideUp | slide | mediumEnter |
| md.animation.slideDown | slide | mediumExit |
| md.animation.scaleUp | scale | shortEnter |
| md.animation.scaleDown | scale | shortExit |
工厂内部维护了一个映射表，将 Token 转换为 AnimationDescriptor：
```cpp
struct AnimationDescriptor {
QString type; // "fade", "slide", "scale"
QString motionToken; // "md.motion.shortEnter" 等
QString targetProperty; // "opacity", "position", "scale"
float fromValue;
float toValue;
};
```text
## getAnimation() 的完整流程
当控件调用 `getAnimation("md.animation.fadeIn")` 时，工厂会执行以下步骤：
1. 检查 `globalEnabled_`，如果为 false 返回无效 WeakPtr
2. 检查是否已有同名动画，如果有返回缓存的动画
3. 解析 Token 到 AnimationDescriptor
4. 应用策略（如果设置了）调整描述符
5. 根据类型创建具体的动画实例
6. 存储动画（获得所有权）
7. 返回 WeakPtr 给调用者
```cpp
cf::WeakPtr<ICFAbstractAnimation> CFMaterialAnimationFactory::getAnimation(const char* token) {
// 1. 全局开关检查
if (!globalEnabled_) {
return cf::WeakPtr<ICFAbstractAnimation>();
}
// 2. 查找缓存
auto it = animations_.find(token);
if (it != animations_.end()) {
return it->second->GetWeakPtr();
}
// 3. 解析 Token
AnimationDescriptor desc = resolveToken(token);
if (desc.type.isEmpty()) {
return cf::WeakPtr<ICFAbstractAnimation>();
}
// 4-5. 应用策略并创建动画
desc = applyStrategy(desc, nullptr);
auto anim = createAnimation(desc, nullptr);
if (!anim) {
return cf::WeakPtr<ICFAbstractAnimation>();
}
// 6. 存储动画
animations_[token] = std::move(anim);
// 7. 返回 WeakPtr
return animations_[token]->GetWeakPtr();
}
```text
## 动画实例的创建
工厂根据 `AnimationDescriptor::type` 创建不同类型的动画：
```cpp
std::unique_ptr<ICFAbstractAnimation> CFMaterialAnimationFactory::createFadeAnimation(
const AnimationDescriptor& desc, QWidget* widget) {
auto motionSpec = const_cast<IMotionSpec*>(&theme_.motion_spec());
auto anim = std::make_unique<CFMaterialFadeAnimation>(motionSpec, this);
anim->setRange(desc.fromValue, desc.toValue);
anim->setMotionToken(desc.motionToken.toStdString());
return anim;
}
std::unique_ptr<ICFAbstractAnimation> CFMaterialAnimationFactory::createSlideAnimation(...) {
// 类似的逻辑，但创建的是 CFMaterialSlideAnimation
}
std::unique_ptr<ICFAbstractAnimation> CFMaterialAnimationFactory::createScaleAnimation(...) {
// 创建 CFMaterialScaleAnimation
}
```text
## AnimationStrategy 策略模式
有时候，不同类型的控件需要不同的动画行为。比如按钮可能需要更快的动画，对话框可能需要更慢的动画。
策略模式允许在不修改工厂代码的情况下定制动画行为：
```cpp
class AnimationStrategy {
public:
virtual ~AnimationStrategy() = default;
virtual AnimationDescriptor adjust(const AnimationDescriptor& desc,
QWidget* widget) {
return desc; // 默认不做修改
}
virtual bool shouldEnable(QWidget* widget) {
return true; // 默认启用动画
}
};
```text
控件类型可以实现自己的策略：
```cpp
class ButtonAnimationStrategy : public AnimationStrategy {
public:
AnimationDescriptor adjust(const AnimationDescriptor& desc, QWidget* widget) override {
// 按钮的动画更快
AnimationDescriptor adjusted = desc;
adjusted.fromValue = desc.fromValue * 0.8f;
adjusted.toValue = desc.toValue * 1.2f;
return adjusted;
}
};
class DialogAnimationStrategy : public AnimationStrategy {
public:
AnimationDescriptor adjust(const AnimationDescriptor& desc, QWidget* widget) override {
// 对话框的动画更慢、更平滑
AnimationDescriptor adjusted = desc;
adjusted.motionToken = "md.motion.longEnter";
return adjusted;
}
};
```text
使用策略：
```cpp
// 创建工厂时设置策略
auto buttonStrategy = std::make_unique<ButtonAnimationStrategy>();
auto factory = std::make_unique<CFMaterialAnimationFactory>(theme, std::move(buttonStrategy));
// 控件获取动画时会自动应用策略
auto anim = factory->getAnimation("md.animation.fadeIn");
```text
## 策略的应用时机
策略在动画创建之前应用，这样可以在创建前调整参数。但策略只影响新创建的动画，已经创建的动画不受影响。
如果需要动态更换策略，可以再次调用 `setStrategy()`，之后创建的动画会使用新策略。
## 全局动画开关
工厂提供了全局开关功能：
```cpp
factory->setEnabledAll(false); // 禁用所有动画
```text
禁用时，`getAnimation()` 会返回无效的 WeakPtr。已有的正在运行的动画不受影响，会自然完成。
这个功能对以下场景很有用：
1. **性能优化**：繁重任务期间禁用动画
2. **无障碍**：尊重系统的"减少动画"设置
3. **用户偏好**：提供一个"禁用动画"的设置选项
4. **嵌入式环境**：资源受限时禁用所有动画
## 单个动画的启用/禁用
工厂也支持单个动画的启用/禁用：
```cpp
factory->setTargetEnabled("md.animation.fadeIn", false);
```yaml
这样只有特定的动画被禁用，其他动画正常运行。
## 动画缓存
工厂会缓存已创建的动画。当多次调用 `getAnimation("md.animation.fadeIn")` 时，会返回同一个动画实例的 WeakPtr。
这意味着如果你需要多个独立的动画实例，需要用不同的 Token 名称或者使用 `createAnimation()` 直接创建。
## 总结
工厂模式 + 策略模式的组合让动画系统既统一又灵活。工厂负责创建和管理动画，策略负责定制行为。控件只需要通过 Token 获取动画，不需要关心具体的实现细节。
到这里，Layer 3（Animation Engine Layer）的内容就基本覆盖了。我们有了统一的动画调度系统，有了两种动画类型，有了工厂和策略模式。
但动画只是"效果"，还需要有东西来触发这些动画——比如鼠标悬停、点击、焦点变化等交互行为。
接下来，我们进入 Layer 4：Material Behavior Layer，看看如何将 Qt 事件映射到 Material 视觉状态。
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**相关文档**
- [时间与弹簧动画](./02-timing-spring-animation.md)——两种动画范式的实现
- [状态机设计](../layer-4-material-behavior/01-state-machine.md)——下一层的入口
- [动画引擎架构](./01-animation-architecture.md)——动画系统的整体设计