Lottie : 让动画如此简单
原创
作者:paulzeng
导语：Lottie是Airbnb开源的一个面向 iOS、Android、React Native 的动画库，可实现非常复杂的动画，使用也及其简单，极大释放人力，值得一试。
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：
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;
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）
{
"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
影响项 | 使用前 | 使用后 | 结论 |
|---|---|---|---|
方法数 | 144807 | 145891 | 增加1084个方法 |
安装包大小 | 41969KB | 42037KB | 增大68KB |
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
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：
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：
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：
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
属性动画 | lottie使用硬件加速 | lottie未使用硬件加速 | |
|---|---|---|---|
帧率 |  | | |
内容 | | | |
CPU | | | |
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
0.12倍 | 1倍 |
|---|---|
| |
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
3.礼物动画
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
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。
八、参考资料
1.GitHub - airbnb/lottie-android: Render After Effects animations natively on Android and iOS
2.Lottie的使用及原理浅析 - 彩笔学长 - CSDN博客
3.从json文件到炫酷动画-Lottie实现思路和源码分析 - 简书
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