从json文件到炫酷动画-Lottie实现思路和源码分析

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LottieComposition，LottieComposition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 LayerView 中List<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。

5. lottieAnimationView.setImageDrawable(lottieDrawable)

6. lottieAnimationView.playAnimation()

直接委托给了lottieDrawable，lottieDrawable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<>() 的setProgress：

在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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