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从json文件到炫酷动画-Lottie实现思路和源码分析

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wutongke
2017.02.10 22:17* 字数 1655

Lottie是最近Airbnb开源的动画项目,支持Android、iOS、ReactNaitve三个平台,相关背景介绍可以参考之前的文章Airbnb开源炫酷动画库Lottie(译)-看看Airbnb的工程师怎么说。本文分析主要Lottie把json文件转为动画的思路和源码实现。

文章首先介绍Lottie的基本使用,然后分析把json文件映射到动画的实现思路,最后分析Lottie的源码实现,这里分析的是Lottie-Android。

基本用法

与使用相关的只有三个类文件:LottieAnimationView、LottieComposition、LottieDrawable,所以Lottie使用起来特别简单(需要注意Lottie支持API16及以上)。
最简单的使用方式是在xml中增加LottieAnimationView:

"Logo/LogoSmall.json"是需要加载的动画数据路径,根目录是assets目录。

也可以通过代码设置动画数据json路径:

然后在代码中控制动画播放或者添加监听事件:

Lottie提供了LottieDrawable可以使用:


可以看到Lottie使用起来非常简单,我们之后就从以上用到的LottieAnimationView、LottieComposition、LottieDrawable入手来分析下Lottie动画的实现原理。

思路分析

我们先从底层思考下如何在屏幕上绘制动画,最简单的方式是把动画分为多张图片,然后通过周期替换屏幕上绘制的图片来形成动画,这种暴力的方式非常简单,但缺点明显,很耗内存,动画播放中前后两张替换的图片在很多元素并没有变化,重复的内容浪费了空间。

为了提高空间利用率,可以把图片中的元素进行拆分,使用过photoshop的同学知道,其实在处理一张图片时,可以把一张复杂的图片使用多个图层来表示,每个图层上展示一部分内容,图层中的内容也可以拆分为多个元素。拆分元素之后,根据动画需求,可以单独对图层,甚至图层中的元素设置平移、旋转、收缩等动画。

Lottie使用json文件来作为动画数据源,json文件是通过Bodymovin插件导出的,查看sample中给出的json文件,其实就是把图片中的元素进行来拆分,并且描述每个元素的动画执行路径和执行时间。Lottie的功能就是读取这些数据,然后绘制到屏幕上。

现在思考如果我们拿到一份json格式动画如何展示到屏幕上。首先要解析json,建立数据到对象的映射,然后根据数据对象创建合适的Drawable绘制到View上,动画的实现可以通过操作读取到的元素完成。

源码分析

1. json文件到对象的映射

Lottie使用LottieComposition来作为After Effects的数据对象,即把json文件映射到LottieCompositionLottieComposition中提供了解析json的静态方法:

我们看下LottieComposition都有哪些成员变量,这些成员变量描述了After Effects中的动画。

可以看到startFrame、endFrame、duration、scale等都是动画中常见的。我们看下List<Layer>,看名字就是映射拆分后的图层数据:

Layer 中完成layer的json数据解析:

2. 数据对象到Drawable的映射

AnimatableLayer 继承自 Drawable,我们看下它的子类:

其中LayerView对应着Layer数据,Layer中有


对应的LayerView中有

可以简单地理解为ViewGroup中可以包含ViewGroup或者View,但其实整个Lottie实现的动画都是绘制在一个View LottieAnimationView上。

AnimatableLayer 的其它子类如 ShapeLayer,RectLayouer等作为 LayerViewList<AnimatableLayer>的元素。

3. 绘制

LottieAnimationView 继承自 AppCompatImageView,封装了一些动画的操作,如:

具体的绘制时委托为 LottieDrawable 完成的,我们看下 LottieDrawable 中的 draw() 方法:

LottieDrawable 继承自AnimatableLayer,其draw()方法如下:

可以看到先绘制了本层的内容,然后开始绘制包含的layers的内容:

这个过程于界面中ViewGroup嵌套绘制类似。

实现分析

上面我们根据动画绘制的思路分析了下Lottie实现机制,下面从正面来捋一下程序的执行过程:

  1. 创建LottieAnimationView lottieAnimationView
  2. 创建LottieDrawable lottieDrawable
  3. 使用LottieComposition中的静态方法解析json文件创建LottieComposition lottieComposition,这个过程中已经创建来多个Layer对象。
  4. lottieDrawable.setComposition(lottieComposition)

先清理之前的数据,然后开始buildLayersForComposition,即根据lottieComposition建立多个layerView,此时已经创建好了多个Drawable,并通过List建立的为以lottieDrawable为根的一个drawable树。

  1. lottieAnimationView.setImageDrawable(lottieDrawable)

  2. lottieAnimationView.playAnimation()

直接委托给了lottieDrawablelottieDrawable中有private final ValueAnimator animator = ValueAnimator.ofFloat(0f, 1f);

重点看下setProgress方法

调用了private final List<KeyframeAnimation<?>> animations = new ArrayList<>()setProgress

onValueChanged时,各个创建好的Drawable会根据需求进行重绘,达到动画的效果。

Lottie把动画从View的动效转移到了Drawable上。

Lottie的性能

可以看到Lottie把json描述的动画数据映射到Drawable之后,实现动画时用到了ValueAnimator,在动画更新时使用Drawable而非View,个人感觉在不需要交互时Drawable显然比View更加轻量。以下是Lottie性能的官方的说明:

  1. 如果没有mask和mattes,那么性能和内存非常好,没有bitmap创建,大部分操作都是简单的cavas绘制。
  2. 如果存在mattes,将会创建2~3个bitmap。bitmap在动画加载到window时被创建,被window删除时回收。所以不宜在RecyclerView中使用包涵mattes或者mask的动画,否则会引起bitmap抖动。除了内存抖动,mattes和mask中必要的bitmap.eraseColor()和canvas.drawBitmap()也会降低动画性能。对于简单的动画,在实际使用时性能不太明显。
  3. 如果在列表中使用动画,推荐使用缓存LottieAnimationView.setAnimation(String, CacheStrategy) 。

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