
0. 前言
你好,我是程序亦非猿,阿里資深無線開發(fā)工程師一枚。
歡迎關(guān)注我的公眾號(hào):程序亦非猿
自我在內(nèi)網(wǎng)發(fā)布了一篇關(guān)于 Lottie 的原理分析的文章之后,就不斷有同事來找我詢問關(guān)于 Lottie 的各種東西,最近又有同事來問,就想著可能對(duì)大家也會(huì)有所幫助,就稍作處理后分享出來。
需要注意的是,這文章寫于兩年前,基本版本 2.0.0-beta3,雖然我看過最新版本,主要的類沒有什么差別,不過可能還是會(huì)存在一些差異。
可以感受一下我兩年前的實(shí)力。:-D
1. Lottie 是什么?
Render After Effects animations natively on Android and iOS
Lottie 是 airbnb 發(fā)布的庫,它可以將 AE 制作的動(dòng)畫 在 Android&iOS上以 native 代碼渲染出來,目前還支持了 RN 平臺(tái)。
來看幾個(gè)官方給出的動(dòng)畫效果案例:
[圖片上傳失敗...(image-207758-1555986322657)]
[圖片上傳失敗...(image-6336b8-1555986322657)]
有沒有很炫酷?
就拿第一個(gè)動(dòng)畫 Jump-through 舉例,如果讓你來實(shí)現(xiàn)它,你能在多少時(shí)間內(nèi)完成?三天?一個(gè)禮拜? google 的 Nick Butcher 剛好有一篇文章寫 Jump-through 的動(dòng)畫實(shí)現(xiàn),講述了整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程,從文章里可以看出實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)畫并不容易,有興趣的可以看看 Animation: Jump-through。
但是現(xiàn)在有了 Lottie,只要設(shè)計(jì)師用 AE 設(shè)計(jì)動(dòng)畫,利用 bodymovin 導(dǎo)出 ,導(dǎo)入到 assets, 再寫下面那么點(diǎn)代碼就可以實(shí)現(xiàn)了!
LottieAnimationView animationView = (LottieAnimationView) findViewById(R.id.animation_view);
animationView.setAnimation("PinJump.json");
animationView.loop(true);
animationView.playAnimation();
不用寫自定義 View!不用畫 Path!不用去計(jì)算這個(gè)點(diǎn)那個(gè)點(diǎn)!
是不是超級(jí)方便??。?!
這么方便的背后,原理是什么呢?
<a name="489878a0"></a>
2. TL;DR
bodymovin 將 AE 動(dòng)畫導(dǎo)出為 ,該 描述了該動(dòng)畫,而 lottie-android 的原理就是將 描述的動(dòng)畫用 native code 翻譯出來, 其核心原理是 canvas 繪制。對(duì),lottie 的動(dòng)畫是靠純 canvas 畫出來的?。?!動(dòng)起來則是靠的屬性動(dòng)畫。(ValueAnimator.ofFloat(0f, 1f); )
說具體點(diǎn)就是 lottie 隨屬性動(dòng)畫修改 progress,每一個(gè) Layer 根據(jù)當(dāng)前的 progress 繪制所對(duì)應(yīng)的幀內(nèi)容,progress 值變?yōu)?,動(dòng)畫結(jié)束。(有點(diǎn)類似于幀動(dòng)畫)
當(dāng)然說說簡(jiǎn)單,lottie其實(shí)做了非常多的工作,后續(xù)將詳細(xì)解析 lottie-android 的實(shí)現(xiàn)原理。
<a name="efc22b8e"></a>
3. Lottie 關(guān)鍵類介紹
Lottie 提供了一個(gè) LottieAnimationView 給用戶使用,而實(shí)際 Lottie 的核心是 LottieDrawable,它承載了所有的繪制工作,LottieAnimationView則是對(duì)LottieDrawable 的封裝,再附加了一些例如 解析 的功能。
- LottieComposition 是 對(duì)應(yīng)的 Model,承載 的所有信息。
- CompositionLayer 是 layer 的集合。
- ImageAssetBitmapManager 負(fù)責(zé)管理動(dòng)畫所需的圖片資源。
它們的關(guān)系:
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<a name="4879d65c"></a>
4. 文件的屬性含義
bodymovin 導(dǎo)出的 包含了動(dòng)畫的一切信息, 動(dòng)畫的關(guān)鍵幀信息,動(dòng)畫該怎么做,做什么都包含在 里,Lottie 里所有的 Model 的數(shù)據(jù)都來自于這個(gè) ( 該 對(duì)應(yīng)的 Model 是LottieComposition),所以要理解 Lottie 的原理,理解 的屬性是第一步。
屬性非常多,而且不同的動(dòng)畫的 也有很大的差別,所以這里只講解部分重要的屬性。
<a name="424b1c61"></a>
4.1 文件最外部的結(jié)構(gòu)
的最外層長(zhǎng)這樣:
{
"v": "4.5.9",
"fr": 15,
"ip": 0,
"op": 75,
"w": 500,
"h": 500,
"ddd": 0,
"assets":[]
"layers":[]
}
屬性的含義:
| 屬性 | 含義 |
|---|---|
| v | bodymovin的版本 |
| fr | 幀率 |
| ip | 起始關(guān)鍵幀 |
| op | 結(jié)束關(guān)鍵幀 |
| w | 動(dòng)畫寬度 |
| h | 動(dòng)畫高度 |
| assets | 動(dòng)畫圖片資源信息 |
| layers | 動(dòng)畫圖層信息 |
從這里可以獲取 設(shè)計(jì)的動(dòng)畫的寬高,幀相關(guān)的信息,動(dòng)畫所需要的圖片資源的信息以及圖層信息。
<a name="854203e2"></a>
a) assets
圖片資源信息, 相關(guān)類 LottieImageAsset、 ImageAssetBitmapManager。
"assets": [
{
"id": "image_0",
"w": 500,
"h": 500,
"u": "images/",
"p": "voice_thinking_image_0.png"
}
]
屬性的含義:
| 屬性 | 含義 |
|---|---|
| id | 圖片 id |
| w | 圖片寬度 |
| h | 圖片高度 |
| p | 圖片名稱 |
<a name="beb42690"></a>
b) layers
圖層信息,相關(guān)類:Layer、BaseLayer以及 BaseLayer 的實(shí)現(xiàn)類。
{
"ddd": 0,
"ind": 0,
"ty": 2,
"nm": "btnSlice.png",
"cl": "png",
"refId": "image_0",
"ks": {....},
"ao": 0,
"ip": 0,
"op": 90.0000036657751,
"st": 0,
"bm": 0,
"sr": 1
}
屬性的含義:
| 屬性 | 含義 |
|---|---|
| nm | layerName 圖層信息 |
| refId | 引用的資源 id,如果是 ImageLayer 那么就是圖片的id |
| ty | layertype 圖層類型 |
| ip | inFrame 該圖層起始關(guān)鍵幀 |
| op | outFrame 該圖層結(jié)束關(guān)鍵幀 |
| st | startFrame 開始 |
| ind | layer id 圖層 id |
Layer 可以理解為圖層,跟 PS 等工具的概念相同,每個(gè) Layer 負(fù)責(zé)繪制自己的內(nèi)容。
在 Lottie 里擁有不同的 Layer,目前有 PreComp,Solid,Image,Null,Shape,Text ,各個(gè) Layer 擁有的屬性各不相同,這里只指出共有的屬性。
下圖為 Layer 相關(guān)類圖:
[圖片上傳失敗...(image-ad8301-1555986176840)]
<a name="4afd9264"></a>
5. Lottie 的適配原理
在開始使用 Lottie 的時(shí)候,我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)動(dòng)畫走的跟設(shè)計(jì)圖片一樣的路子,想設(shè)計(jì)2x,3x 多份資源進(jìn)行適配。但是,通過閱讀源碼發(fā)現(xiàn)其實(shí) Lottie本身在 Android 平臺(tái)已經(jīng)做了適配工作,而且適配原理很簡(jiǎn)單,解析 時(shí),從 讀取寬高之后 會(huì)再乘以手機(jī)的密度。再在使用的時(shí)候判斷適配后的寬高是否超過屏幕的寬高,如果超過則再進(jìn)行縮放。以此保障 Lottie 在 Android 平臺(tái)的顯示效果。
核心代碼如下:
//LottieComposition.fromSync
float scale = res.getDisplayMetrics().density;
int width = .optInt("w", -1);
int height = .optInt("h", -1);
if (width != -1 && height != -1) {
int scaledWidth = (int) (width * scale);
int scaledHeight = (int) (height * scale);
bounds = new Rect(0, 0, scaledWidth, scaledHeight);
}
//LottieAnimationView.setComposition
int screenWidth = Utils.getScreenWidth(getContext());
int screenHeight = Utils.getScreenHeight(getContext());
int compWidth = composition.getBounds().width();
int compHeight = composition.getBounds().height();
if (compWidth > screenWidth ||
compHeight > screenHeight) {
float xScale = screenWidth / (float) compWidth;
float yScale = screenHeight / (float) compHeight;
setScale(Math.min(xScale, yScale));
Log.w(L.TAG, String.format(
"Composition larger than the screen %dx%d vs %dx%d. Scaling down.",
compWidth, compHeight, screenWidth, screenHeight));
}
這里值得一提的是,設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)動(dòng)畫時(shí)要注意,需要設(shè)計(jì)的是1X 的動(dòng)畫,而不是2X or 3X or 4X。
目前手淘用的方案是 按4X 來設(shè)計(jì)(1X看不清元素),然后再縮小為1X,圖片資源是4X。
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6. Lottie的繪制原理
LottieAnimationView 本身是個(gè) ImageView,所以它的繪制流程跟 ImageView 一樣,所有的繪制其實(shí)在 LottieDrawable 控制的。
接下去看看它的源碼實(shí)現(xiàn):
// LottieDrawable
@Override public void draw(@NonNull Canvas canvas) {
if (compositionLayer == null) {
return;
}
float scale = this.scale;
if (compositionLayer.hasMatte()) {
scale = Math.min(this.scale, getMaxScale(canvas));
}
matrix.reset();
matrix.preScale(scale, scale);
compositionLayer.draw(canvas, matrix, alpha);
}
可以看到在 draw方法里調(diào)用了 compositionLayer.draw方法,由于 CompositionLayer 繼承了 BaseLayer,所以需要跟進(jìn) BaseLayer ,繼續(xù)跟蹤:
// BaseLayer.draw
@Override
public void draw(Canvas canvas, Matrix parentMatrix, int parentAlpha) {
if (!visible) {
return;
}
buildParentLayerListIfNeeded();
//矩陣變換處理
//....
if (!hasMatteOnThisLayer() && !hasMasksOnThisLayer()) {
matrix.preConcat(transform.getMatrix());
//繪制 layer
drawLayer(canvas, matrix, alpha);
return;
}
//draw matteLayer& maskLayer
//...
canvas.restore();
}
刪除了多余代碼,只保留核心代碼,可以看到 draw 方法里調(diào)用了抽象方法 drawLayer,在這里的實(shí)現(xiàn)在 CompositionLayer ,一起來看看:
@Override void drawLayer(Canvas canvas, Matrix parentMatrix, int parentAlpha) {
//...
for (int i = layers.size() - 1; i >= 0 ; i--) {
boolean nonEmptyClip = true;
if (!newClipRect.isEmpty()) {
nonEmptyClip = canvas.clipRect(newClipRect);
}
if (nonEmptyClip) {
layers.get(i).draw(canvas, parentMatrix, parentAlpha);
}
}
//...
}
上面的代碼中的 layers 是該動(dòng)畫所包含的層,在 CompositionLayer 的 drawLayer 方法里遍歷了動(dòng)畫所有的層,并調(diào)用layers 的 draw 方法,這樣就完成了所有的繪制。
<a name="df5cc73c"></a>
7. Lottie的動(dòng)畫原理
上一小節(jié)講了 Lottie 的繪制原理,但是 Lottie 是用來做動(dòng)畫的,光理解它的繪制原理是不夠的,對(duì)于動(dòng)畫,更重要的是它怎么動(dòng)起來的。
接下來就分析一下 Lottie 的動(dòng)畫原理。
Lottie 動(dòng)畫起始于 LottieAnimationView.playAnimation,接著調(diào)用 LottieDrawable 的同名方法,與繪制相同,動(dòng)畫也是 LottieDrawable 控制的,來看看代碼:
// animator 的申明
private final ValueAnimator animator = ValueAnimator.ofFloat(0f, 1f);
private void playAnimation(boolean setStartTime) {
if (compositionLayer == null) {
playAnimationWhenCompositionAdded = true;
reverseAnimationWhenCompositionAdded = false;
return;
}
if (setStartTime) {
animator.setCurrentPlayTime((long) (progress * animator.getDuration()));
}
animator.start();
}
playAnimation 方法其實(shí)只是開啟了一個(gè)屬性動(dòng)畫,那么后續(xù)動(dòng)畫是怎么動(dòng)起來的呢?這就必須要看動(dòng)畫的監(jiān)聽了:
animator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
@Override public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
if (systemAnimationsAreDisabled) {
animator.cancel();
setProgress(1f);
} else {
setProgress((float) animation.getAnimatedValue());
}
}
});
在 animator 進(jìn)行的過程中回去調(diào)用 setProgress方法,下面跟蹤一下代碼:
//LottieDrawable
public void setProgress(@FloatRange(from = 0f, to = 1f) float progress) {
this.progress = progress;
if (compositionLayer != null) {
compositionLayer.setProgress(progress);
}
}
//CompositionLayer
@Override public void setProgress(@FloatRange(from = 0f, to = 1f) float progress) {
super.setProgress(progress);
progress -= layerModel.getStartProgress();
for (int i = layers.size() - 1; i >= 0; i--) {
layers.get(i).setProgress(progress);
}
}
//BaseLayer
void setProgress(@FloatRange(from = 0f, to = 1f) float progress) {
//...
for (int i = 0; i < animations.size(); i++) {
animations.get(i).setProgress(progress);
}
}
//BaseKeyframeAnimation
void setProgress(@FloatRange(from = 0f, to = 1f) float progress) {
if (progress < getStartDelayProgress()) {
progress = 0f;
} else if (progress > getEndProgress()) {
progress = 1f;
}
if (progress == this.progress) {
return;
}
this.progress = progress;
for (int i = 0; i < listeners.size(); i++) {
listeners.get(i).onValueChanged();
}
}
//BaseLayer
@Override public void onValueChanged() {
invalidateSelf();
}
//BaseLayer
private void invalidateSelf() {
lottieDrawable.invalidateSelf();
}
上面列出了后續(xù)流程的主要代碼,可以看到,setProgress 的最后觸發(fā)了每個(gè) layer 的 invalidateSelf,這都會(huì)讓 lottieDrawable 重新繪制,然后重走一遍繪制流程,這樣隨著 animator 動(dòng)畫的進(jìn)行,lottieDrawable 不斷的繪制,就展現(xiàn)出了一個(gè)完整的動(dòng)畫。
PS: 動(dòng)畫過程中的一些變量比如 scale,都是由BaseKeyframeAnimation控制,但這個(gè)偏于細(xì)節(jié),這里就不講了。
動(dòng)畫原理流程稍微有點(diǎn)長(zhǎng),也稍微有些復(fù)雜,我繪制了一張圖梳理了一下整體的流程,方便理解:
這里的圖片死活上傳不上去,誒,簡(jiǎn)書藥丸啊。
麻煩各位移步:https://juejin.im/post/5cbe760cf265da03a85ac0a8
8. 總結(jié)
個(gè)人覺得 Lottie 是個(gè)非常非常棒的項(xiàng)目,甚至可以說是個(gè)偉大的項(xiàng)目。
Lottie 極大的縮減了動(dòng)畫的開發(fā)成本,給 APP 增加非常強(qiáng)力的動(dòng)畫能力,不需要各個(gè)端再自己去實(shí)現(xiàn),而且目前 Lottie 已經(jīng)支持了非常多的 AE 動(dòng)畫效果,通過 Lottie 可以輕松實(shí)現(xiàn)很多酷炫的效果,所以現(xiàn)在做動(dòng)效考驗(yàn)的是設(shè)計(jì)同學(xué)的設(shè)計(jì)能力了,哈哈。
本文只針對(duì)重點(diǎn)原理進(jìn)行分析,歡迎留言討論交流。
9. 資料
- lottie-android : https://github.com/airbnb/lottie-android
- Introducing Lottie: https://medium.com/airbnb-engineering/introducing-lottie-4ff4a0afac0e
- design-lottie: https://airbnb.design/lottie/
- bodymovin: https://github.com/bodymovin/bodymovin
- Animation: Jump-through: https://medium.com/google-developers/animation-jump-through-861f4f5b3de4