Lottie运行流程分析

1. Lottie是什么?

Airbnb 开源的跨平台动画库,适用于 iOS、Android、React Native 和 Web 等平台,它可以解析使用 Bodymovin 导出为 json 的 Adobe After Effects 动画,允许应用程序像使用静态图像一样轻松使用动画

2. 如何使用?

2.1 基本用法

lottie-android 有两种引入方式:

1. xml方式

<com.airbnb.lottie.LottieAnimationView
        android:id="@+id/animation_view"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"

        app:lottie_rawRes="@raw/hello_world"
        // or
        app:lottie_fileName="hello_world.json"

        // Loop indefinitely
        app:lottie_loop="true"
        // Start playing as soon as the animation is loaded
        app:lottie_autoPlay="true" />

2. 编程方式

LottieAnimationView animationView = ...

animationView.setAnimation(R.raw.hello_world);
// or
animationView.setAnimation(R.raw.hello_world.json);

animationView.playAnimation();

2.2 更多API

lottie 提供了多种对动画的操作:

playAnimation() //播放动画
pauseAnimation()    //暂停动画
setMinFrame()   //设置起始帧
setMaxFrame()   //设置结束帧
setRepeatCount()    //设置重复次数
setSpeed()  //设置播放速度

此外,lottie 也提供一系列监听:

addAnimatorListener()   //start、end、cancel、repeat回调
addAnimatorUpdateListener() //update回调

其他平台及用法参考官方文档

3. Lottie实现原理?

3.1 整体关系图

从上面不难看出,主要有 3 个桥梁对象

  • LottieAnimationView:门面对象,对外暴露统一的调用接口,我们通过它轻松实现各种动画效果
  • LottieComposition:负责解析 json 描述文件,把 json 内容转成 Java 数据对象
  • LottieDrawable:负责绘制,把 LottieComposition 转成的数据对象绘制成 Drawable 并显示到 View 上

LottieComposition 及其往左是数据侧。AE 动画的组成和 PS 很相似,整个动画用一个 LottieComposition 对象来承装,一个动画又包含了若干个图层 Layer,在图层上我们可以进行一些操作 AnimatableTransform,图上的 o r p a s 分别表示 5 种变换 opacity、rotate、position、anchor、scale

这里还有一个概念叫关键帧,我们都知道动画的单位是帧,动画运行的本质就是微分,即预先设定初始值和目标值,在一段时间内不断改变这个值向目标靠近,这个初始值和目标值就可以认为是关键帧,当然在这之间也是能够插入多个关键值的,这样就会有多个关键帧了

LottieDrawable 及其往右是渲染侧。数据侧的对象只是存储了数据,Lottie 会将这些数据转换成具备渲染能力的对象,这里他们是有对应关系的,如:CompositionLayer 和 LottieComposition,BaseLayer 和 Layer,TransformKeyframeAnimation 和 AnimatableTransform,KeyframeAnimation 和 Keyframe,而 LottieDrawle 就是一张画布,它拥有一个 Canvas,当我们开始播放动画,这些图层便一层一层的在 Canvas 上进行绘制,随着时间(progress)的推进,各图层不断根据当前进度计算新的状态值,并重复绘制过程,图像便动了起来

3.2 主线运行流程

1. json文件内容
动画的数据模型从 AE 到我们代码中会经历如下几个变化:




从上面可以看出,动画的数据模型中总有下面的包含关系:


这里再借用一张图,看看 json 文件中都描述了些什么内容:

上图一些关键项后面都带了解释。这里第一部分是 json 文件的外层结构,主要是 layers 这个数组包含了所有的图层信息,layers 中的 ks 中包含了所有的变换信息,也就是上面一直提到的 o r p a s 变换

2. 动画运行流程
知道了 json 内容的含义,接下来再来看看动画是怎么运行的,下面是 Lottie 的运行流程图:

整个的执行逻辑大致是这样的:

  1. 通过 Factory.fromJsonSync 将 json 文件解析成为 LottieComposition
  2. 根据 LottieComposition 中的数据来构造具备渲染能力的 CompositionLayer
  3. 启动 ValueAnimator 去不断监听动画进度,一旦进度改变就回调更新函数
  4. 各个图层根据当前进度(progress)计算自身新的状态
  5. LottieDrawable 将它持有的 Canvas 传给各图层进行绘制,最终显示到 View 上

4. Lottie Q&A?

4.1 与其他加载方式的比较

  • 视图动画。 无法真正改变 view 的属性,只有视觉上的效果
  • 属性动画。 难以完成设计师给出的一些精美复杂的动画效果
  • gif 视频。 体积是 json 的两倍以上,存在交互障碍,并且以固定大小渲染,无法按比例放大以匹配大型和高密度屏幕
  • png 序列。 需要大量的图片素材,文件大小通常是 json 大小的 30-50 倍,动画播放时会占用很多内存,也无法按比例放大
  1. Lottie优点如下:
  • 100% 还原设计师给出的各种复杂动画效果
  • 简单的实现、控制动画的播放,开发效率大大提高
  • 可动态配置下发,实时替换动画效果
  1. Lottie性能问题:
  • Mask 和 mattes(蒙板和遮罩)对动画性能会有较大影响,不宜在列表中使用包含 mask 或 mattes 的动画
  • 列表中使用动画,要使用缓存 LottieAnimationView.setAnimation(String, CacheStrategy),避免内存抖动
  • Lottie 中 ImageLayer 对图片的解码是在主线程的,并且没有对 Bitmap 重用,可以自己将图片解码的逻辑迁移到子线程,并增加对 Bitmap 的缓存来提高性能

4.2 Lottie的使用场景

  1. Lottie 不适用的两种场景:
  • 给 View 本身添加动画(如:从右下角到移动到页面中,并逐渐放大的过渡效果)
  • 动画中有动态内容(如:需要显示一个数量,多少来自数据库/网络)
  1. Lottie 非常适合像一段动画的播放这样的场景使用
  • json 文件的大小比 gif 文件小很多
  • 能够非常方便的控制动画播放,如:速率、范围
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