前端动画交互

墨蓝 2022-02-13 07:25 199阅读 0赞

## 一、简介 ##

Lottie 是Airbnb开源的一个面向 iOS、Android、React Native 的动画库，能分析 Adobe After Effects 导出的动画，并且能让原生 App 像使用静态素材一样使用这些动画，完美实现动画效果。

现在使用各平台的 native 代码实现一套复杂的动画是一件很困难并且耗时的事，我们需要为不同尺寸的屏幕加载不同的素材资源，还需要写大量难维护的代码，而Lottie可以做到同一个动画文件在不同平台上实现相同的效果，极大减少开发时间，实现不同的动画，只需要设置不同的动画文件即可，极大减少开发和维护成本。

官方效果图：

![img][]

![img][img 1]

## 二、如何使用 ##

Lottie支持多平台，使用同一个JSON动画文件，可在不同平台实现相同的效果。

Android 通过Airbnb的开源项目[lottie-android][]实现，最低支持 API 16;

IOS 通过Airbnb的开源项目[lottie-ios][]实现，最低支持 IOS 7;

React Native，通过Airbnb的开源项目[lottie-react-native][]实现;

![img][img 2]

这是React logo的动画，以下以Android平台为例如何使用Lottie

### 1.下载Lottie ###

在项目的 build.gradle 文件添加依赖

dependencies {  
      compile 'com.airbnb.android:lottie:2.1.0'
    }

### 2.添加 Adobe After Effects 导出的动画文件 ###

Lottie默认读取Assets中的文件，我们需要把动画文件react.json 保存在app/src/main/assets文件里。（文件比较大，只展示了部分内容，[文件链接][Link 1]）

{
        "v": "4.6.0", 
        "fr": 29.9700012207031, 
        "ip": 0, 
        "op": 141.000005743048, 
        "w": 800, 
        "h": 800, 
        "ddd": 0, 
        "assets": [ ], 
        "layers": [
            {
                "ddd": 0, 
                "ind": 0, 
                "ty": 4, 
                "nm": "center_circle", 
                "ks": {...}, 
                "ao": 0, 
                "shapes": [...], 
                "ip": 0, 
                "op": 900.000036657751, 
                "st": 0, 
                "bm": 0, 
                "sr": 1
            }, 
            {...}, 
            {...}, 
            {...}
        ]
    }

## 3.使用Lottie ##

在布局文件中直接添加Lottie的LottieAnimationView控件，即可在界面显示React logo动画效果

<com.airbnb.lottie.LottieAnimationView
            android:id="@+id/animation_view"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            app:lottie_fileName="react.json"
            app:lottie_loop="true"
            app:lottie_autoPlay="true" />

## 4.引入Lottie影响 ##

### (1)兼容性 ###

Lottie 最低支持版本API 16，低版本系统需要做降级动画或者不展示动画

### (2)安装包 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>影响项</th> 
   <th>使用前</th> 
   <th>使用后</th> 
   <th>结论</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>方法数</td> 
   <td>144807</td> 
   <td>145891</td> 
   <td>增加1084个方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>安装包大小</td> 
   <td>41969KB</td> 
   <td>42037KB</td> 
   <td>增大68KB</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

这是用全民K歌release包的测试数据，lottie本身方法数不小，有方法数超标和安装包过大的风险，业务可自行评估

注：LottieAnimationView继承于V7的AppCompatImageView，需要引入V7兼容包，根据业务需要，可以源码引入Lottie，让LottieAnimationView继承与ImageView，就不用引入V7兼容包，可减小安装大小。

## 三、使用小技巧 ##

### 1.加载SDCard动画文件 ###

StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(new File(JSON_PATH + "react.json")));
    String content = null;
    while ((content = bufferedReader.readLine()) != null){
        stringBuilder.append(content);
    }
    JSONObject jsonObject = new JSONObject(stringBuilder.toString());
    animationView.setAnimation(jsonObject);
    animationView.loop(true);
    animationView.playAnimation();

### 2.加载SDCard图片 ###

animationView.setImageAssetDelegate(new ImageAssetDelegate() {
        @Override
        public Bitmap fetchBitmap(LottieImageAsset asset) {
            try {
                FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(IMAGE_PATH + asset.getFileName());
                return BitmapFactory.decodeStream(fileInputStream);  ///把流转化为Bitmap图片
            } catch (Exception e) {
                Log.e(TAG, "", e);
            }
            return null;
        }
    });

### 3.加载SDCard字体 ###

animationView.setFontAssetDelegate(new FontAssetDelegate(){
        public Typeface fetchFont(String fontFamily) {
            Typeface customFont = Typeface.createFromFile(FONT_PATH + fontFamily);
            return customFont;
        }
    });

### 4.缓存动画 ###

/*
    * Lottie内部有两个缓存map（强引用缓存，弱引用缓存），在动画文件加载完成后会根据设置的缓存策略缓存动画，方便下次使用。
    */
    animationView.setAnimation(animation, LottieAnimationView.CacheStrategy.Strong);    //强缓存
    
    animationView.setAnimation(animation, LottieAnimationView.CacheStrategy.Weak);      //弱缓存

## 四、Lottie实现原理 ##

![img][img 3]

设计师把一张复杂的图片使用多个图层来表示，每个图层展示一部分内容，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，可以单独对图层或者图层中的元素做平移、旋转、收缩等动画。

Lottie的使用的资源是需要先通过[bodymovin][]( bodymovin 插件本身是用于网页上呈现各种AE效果的一个开源库)将 Adobe After Effects (AE)生成的aep动画工程文件转换为通用的json格式描述文件。Lottie则负责解析动画的数据，计算每个动画在某个时间点的状态，准确地绘制到屏幕上。

导出的json动画描述文件：

{
        "v": "4.6.0", 
        "fr": 29.9700012207031, 
        "ip": 0, 
        "op": 141.000005743048, 
        "w": 800, 
        "h": 800, 
        "ddd": 0, 
        "assets": [ ], 
        "layers": [
            {...}, 
        ]
    }

Lottie主要类图：

![img][img 4]

图：lottie\_class

Lottie对外通过控件LottieAnimationView暴露接口，控制动画。

LottieAnimationView继承自ImageView，通过当前时间绘制canvas显示到界面上。这里有两个关键类：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显示到View上。顺序如下：

![img][img 5]

### 1.json文件解析 ###

LottieComposition负责解析json文件，建立数据到java对象的映射关系。

**（1）解析json外部结构**

LottieComposition封装整个动画的信息，包括动画大小，动画时长，帧率，用到的图片，字体，图层等等。

json外部结构

{
        "v": "4.6.0",               //bodymovin的版本
        "fr": 29.9700012207031,     //帧率
        "ip": 0,                    //起始关键帧
        "op": 141.000005743048,     //结束关键帧
        "w": 800,                   //动画宽度
        "h": 800,                   //动画高度
        "ddd": 0, 
        "assets": [...]             //资源信息
        "layers": [...]             //图层信息
    }
    //解析json的源码
    static LottieComposition fromJsonSync(Resources res, JSONObject json) {
          Rect bounds = null;
          float scale = res.getDisplayMetrics().density;
          int width = json.optInt("w", -1);
          int height = json.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);
          }
    
          long startFrame = json.optLong("ip", 0);
          long endFrame = json.optLong("op", 0);
          float frameRate = (float) json.optDouble("fr", 0);
          String version = json.optString("v");
          String[] versions = version.split("[.]");
          int major = Integer.parseInt(versions[0]);
          int minor = Integer.parseInt(versions[1]);
          int patch = Integer.parseInt(versions[2]);
          LottieComposition composition = new LottieComposition(
              bounds, startFrame, endFrame, frameRate, scale, major, minor, patch);
          JSONArray assetsJson = json.optJSONArray("assets");
          parseImages(assetsJson, composition); //解析图片
          parsePrecomps(assetsJson, composition);
          parseFonts(json.optJSONObject("fonts"), composition); //解析字体
          parseChars(json.optJSONArray("chars"), composition);  //解析字符
          parseLayers(json, composition);   //解析图层
          return composition;
        }

**（2）解析图片资源**

LottieImageAsset类封装图片信息
    
    "assets": [                 //资源信息
        {                       //第一张图片
            "id": "image_0",    //图片id
            "w": 58,            //图片宽度
            "h": 31,            //图片高度
            "u": "images/",     //图片路径
            "p": "img_0.png"    //图片名称
        },
        {...}                   //第n张图片
    ]
    static LottieImageAsset newInstance(JSONObject imageJson) {
        return new LottieImageAsset(imageJson.optInt("w"), imageJson.optInt("h"), imageJson.optString("id"),
              imageJson.optString("p"));
    }

**（3）解析图层**

Layer封装图层信息，现在lottie只支持PreComp，Solid，Image，Null，Shape，Text这6中图层。

"layers": [                 //图层信息
        {                       //第一层动画
            "ddd": 0, 
            "ind": 0,           //layer id 图层 id
            "ty": 4,            //图层类型
            "nm": "center_circle", 
            "ks": {...},        //动画
            "ao": 0, 
            "shapes": [...], 
            "ip": 0,            //inFrame 该图层起始关键帧
            "op": 90,           //outFrame 该图层结束关键帧
            "st": 0,            //startFrame 开始
            "bm": 0, 
            "sr": 1
        }, 
        {...}                   //第n层动画
    ]

### 2.如何动起来 ###

Lottie时序图：

![img][img 6]

利用属性动画控制进度，每次进度改变通知到每一层，触发LottieAnimationView重绘。

(1)利用属性动画计算进度

这里用到了属性动画来产生一个0～1的插值，根据不同的插值来设置当前动画进度。

代码如下：

public LottieDrawable() {
        animator.setRepeatCount(0);
        animator.setInterpolator(new LinearInterpolator());
        animator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
            @Override
            public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
                if (systemAnimationsAreDisabled) {
                    animator.cancel();
                    setProgress(1f);
                } else {
                    setProgress((float) animation.getAnimatedValue());
                }
            }
        });
    }

(2)通过CompositionLayer把进度传递到各个图层

@Override
    public void setProgress(@FloatRange(from = 0f, to = 1f) float progress) {
        super.setProgress(progress);
        if (timeRemapping != null) {
            long duration = lottieDrawable.getComposition().getDuration();
            long remappedTime = (long) (timeRemapping.getValue() * 1000);
            progress = remappedTime / (float) duration;
        }
        if (layerModel.getTimeStretch() != 0) {
            progress /= layerModel.getTimeStretch();
        }
        progress -= layerModel.getStartProgress();
        for (int i = layers.size() - 1; i >= 0; i--) {
            layers.get(i).setProgress(progress);
        }
    }

(3)通知进度改变

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();
        }
      }

(4)最终回调到LottieAnimationView的invalidateDrawable

@Override
    public void invalidateDrawable(@NonNull Drawable dr) {
        if (getDrawable() == lottieDrawable) {
          // We always want to invalidate the root drawable so it redraws the whole drawable.
          // Eventually it would be great to be able to invalidate just the changed region.
            super.invalidateDrawable(lottieDrawable);
        } else {
          // Otherwise work as regular ImageView
            super.invalidateDrawable(dr);
        }
    }

(5)最后触发LottieDrawable重绘

@Override
    public void draw(@NonNull Canvas canvas) {
        ...
        matrix.reset();
        matrix.preScale(scale, scale);
        compositionLayer.draw(canvas, matrix, alpha);   //这里会调用所有layer的绘制方法
        if (hasExtraScale) {
            canvas.restore();
        }
    }

## 五、性能 ##

### 1.官方说明 ###

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。

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。

如果在列表中使用动画，推荐使用缓存LottieAnimationView.setAnimation(String, CacheStrategy) 。

### 2.属性动画和Lottie动画对比 ###

以下性能对比是以K歌内单个礼物动画效果

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>&nbsp;</th> 
   <th>属性动画</th> 
   <th>lottie使用硬件加速</th> 
   <th>lottie未使用硬件加速</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>帧率</td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>内容</td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CPU</td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
   <td><img alt="img" src="/images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Lottie动画在未开启硬件加速的情况下，帧率、内存，CPU都比属性动画差，开启硬件加速后，性能差不多。

### 3、未开启硬件加速，Lottie动画大小帧率对比 ###

主要耗时在draw方法，绘制区域越小，耗时越小

## 六、K歌可用的场景 ##

### 1.特性引导视频 ###

全民K歌每个大版本的首次启动都会有视频引导动画，每次都会在清晰度和文件大小平衡，最终导出一个大概有3-4M的引导视频，使用lottie可提高动画清晰度和减小安装包大小

### 2.loading动画 ###

![img][img 7]

![img][img 8]

### 3.礼物动画 ###

![img][img 9]

这是全民K歌的礼物面板，内部有大量礼物动画，每个礼物动画都不相同，动画过程中有大量的旋转，透明度，大小的变化，需要用属性动画实现，非常麻烦，代码可维护性也比较差。对比使用lottie后，有几大优势：

1、100%实现设计效果

2、客户端代码量极少，易维护

3、每个动画可动态配置动画样式（加载不同的json）

4、所有动画都可动态配置，动画配置文件，素材都可从网上加载

### 4.说唱 ###

![img][img 10]

K歌的说唱功能需要歌词按照特定的动画展示出来，这里就涉及歌词放大，缩小，旋转等等特效。实现时，根据当前时间，在canvas上歌词绘制出来，最终再和声音融合在一起生成一个MV视频，这里就导致动画不能特别复杂，并且有一定的规律。

如果使用lottie后，可以把效果导出到json动画文件里，客户端加载动画文件，循环设置进度，读取每帧画面，再和声音融合生成MV。

优势：

1.动画丰富

2.代码量少

3.可使用设计导出的字体

代码

animationView.setProgress(progress);        //设置当前进度
    animationView.buildDrawingCache();          //强制缓存绘制数据
    Bitmap image = animationView.getDrawingCache(); //获取当前绘制数据

## 七、总结 ##

**1.劣势**

（1）性能不够好—某些动画特效，内存和性能不够好；相对于属性动画，在展示大动画时，帧率较低

**2.优势**

（1）开发效率高—代码实现简单，更换动画方便，易于调试和维护。

（2）数据源多样性—可从assets,sdcard,网络加载动画资源，能做到不发版本，动态更新

（3）跨平台—设计稿导出一份动画描述文件，android,ios,react native通用

Lottie使用简单，易于上手，非常值得尝试。

[img]: /images/20220213/b7ec4ea769f24970aad8c53deb766850.png
[img 1]: /images/20220213/56de6fe8540747d88a5e49b71ead08a5.png
[lottie-android]: https://github.com/airbnb/lottie-android
[lottie-ios]: https://github.com/airbnb/lottie-ios
[lottie-react-native]: https://github.com/airbnb/lottie-react-native
[img 2]: /images/20220213/c97cd6fe2ed4409985acb2b031e15eaf.png
[Link 1]: https://github.com/airbnb/lottie-android/blob/master/LottieSample/src/main/assets/lottiefiles.com%20-%20React.json
[img 3]: /images/20220213/c98de4d0db3b4eadb5e2b30ea2da6759.png
[bodymovin]: https://github.com/bodymovin/bodymovin
[img 4]: /images/20220213/d41a2d6f6e3b4f5db7745ac4100759ca.png
[img 5]: /images/20220213/3b4537d2b07a4c27b4a0cbff1222182c.png
[img 6]: /images/20220213/c75f2b62ff0f48d78783085c1f267cb6.png
[img 7]: /images/20220213/00b8e15d2fca463192a41009eb4aacc0.png
[img 8]: /images/20220213/d05a823ecf0346308f925ec41fcbe1a9.png
[img 9]: /images/20220213/024a38d7eae14b3681a55993fb601104.png
[img 10]: /images/20220213/ea28038dd5b84bbea9256fa089e0a693.png