目录
- 动画和绘制的流程
- LayerView树
- ShapeLayer的分析
- Lottie优劣以及rLottie、PAG的介绍
- 资料
- 收获
上一篇我们学习分析了Lottie的json解析部分. 这篇我们分析的动画和渲染部分。
分析的重点：如何组织多图层layer的关系，控制先后处理不同图层的绘制以及动画。
一、动画和绘制的流程
我们通过入口API函数（LottieDrawable#setComposition、LottieDrawable#playAnimation）来进行分析。
1.1 LottieDrawable#setComposition 流程
public boolean setComposition(LottieComposition composition) {
//......
clearComposition();
this.composition = composition;
//构建图层layer compositionlayer它的作用有点先andoid View树中ViewGroup，可以包含其他的View和ViewGroup
//完成CompositionLayer和ContentGroup的初始化 主要是两个里面TransformKeyframeAnimation
buildCompositionLayer();
//触发notifyUpdate,进而触发个Layer的progress的重新计算以及draw的回调（当然此时进度为0，各种判断之后也不会触发composition的drawlayer）
animator.setComposition(composition);
//设置当前动画的进度
setProgress(animator.getAnimatedFraction());
......
}
可以看到setComposition主要调用了buildCompositionLayer和 animator.setComposition来进行CompositionLayer和其他各Layer（json中对应的layers字段）以及 ContentGroup、TransformKeyframeAnimation等初始化。
Lottie动画中使用最多Layer是CompositionLayer、ShapeLayer以及ImageLayer。
思考：那么什么是ContentGroup、TransformKeyframeAnimation、他们和layer的关系是什么呐？（后面会尝试分析解答）
1.2 LottieDrawable#playAnimation 流程
1. LottieDrawable.playAnimation
2. LottieValueAnimator.playAnimation
3. LottieValueAnimator.setFrame
4. BaseLottieAnimator.notifyUpdate
5.然后触发回调(LottieDrawable.progressUpdateListener)AnimatorUpdateListener.onAnimationUpdate
6. CompositionLayer.setProgress --》计算当前的progress，然后倒序设置每个图层进度 BaseLayer.setProgress
6.1（transform.setProgress(progress)）TransformKeyframeAnimation.setProgress 设置矩阵变换的进度（缩放、透明度、位移等）--》需要重点分析
6.2 animations.get(i).setProgress(progress); 遍历设置每个animation的进度
7. BaseKeyframeAnimation.notifyListeners 回调给监听者
8. BaseLayer.onValueChanged （invalidateSelf（））触发页面的重新绘制，--》即LottieDrawable.draw(android.graphics.Canvas, android.graphics.Matrix)
9. compositionLayer.draw(canvas, matrix, alpha) 即 BaseLayer.draw --》这也是一个关键的方法
10. drawLayer(canvas, matrix, alpha); 即 BaseLayer.drawLayer这个方法是抽象方法，各layer具体实现
10.1 我们以ImageLayer为例来来看 （重点分析） ImageLayer.drawLayer 首先通过BaseKeyframeAnimation.getValue() 这个就用到前面动画改变的progress的值，根据差值器获取到当前的Bitmap
10.2 然后使用canvas来进行绘制，完成图片的变换
LottieValueAnimator是ValueAnimator的子类，并且实现了Choreographer.FrameCallback接口。通过属性动画的进度变换回调以及VSYNC信号的doframe回调来通知Layer进行进度以及值计算，并且通知LottieDrawble进行重新绘制，从而实现json中layers也即各种Layer图层的动画和绘制。
而具体的绘制还是有Canvas来实现，可以通过ImageLayer的drawLayer
public void drawLayer(@NonNull Canvas canvas, Matrix parentMatrix, int parentAlpha) {
Bitmap bitmap = getBitmap();
if (bitmap == null || bitmap.isRecycled()) {
return;
}
float density = Utils.dpScale();
paint.setAlpha(parentAlpha);
if (colorFilterAnimation != null) {
paint.setColorFilter(colorFilterAnimation.getValue());
}
//将画布的当前状态保存
canvas.save();
//对matrix的变换应用到canvas上的所有对象
canvas.concat(parentMatrix);
//src用来设定要绘制bitmap的区域，即是否进行裁剪
src.set(0, 0, bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight());
//dst用来设置在canvas画布上的显示区域。这里可以看到显示的宽高会根据像素密度进行等缩放
dst.set(0, 0, (int) (bitmap.getWidth() * density), (int) (bitmap.getHeight() * density));
//第一个Rect(src) 代表要绘制的bitmap 区域，可以对是对图片进行裁截，若是空null则显示整个图片。第二个 Rect(dst) 是图片在Canvas画布中显示的区域，即要将bitmap 绘制在屏幕的什么地方
// 通过动态的改变dst，可以实现 移动、缩放等效果，以及根据屏幕的像素密度进行缩放，通过改变src 对绘制的图片需求做处理，也能够实现很多有趣的效果，比如 显示一部分，或者逐渐展开等
canvas.drawBitmap(bitmap, src, dst, paint);
//恢复之前保存的画布状态，和sava一一对应
canvas.restore();
}
至于ShapeLayer和CompositionLayer有些复杂，下面我们会单独来分析。
思考： 如果有多个图层，怎么保证多个图层之间的关联性(就像ViewTree一样，怎么管理他们之间的关系和绘制的顺序)。
二、LayerView树
Lottie中有各种Layer:
1.jpg
那么他们之间是什么关系呐？如何进行管理和层级控制呐？
CompositionLayer的构造
public CompositionLayer(LottieDrawable lottieDrawable, Layer layerModel, List<Layer> layerModels,
LottieComposition composition) {
//主要是TransformKeyframeAnimation的初始化
super(lottieDrawable, layerModel);
LongSparseArray<BaseLayer> layerMap =
new LongSparseArray<>(composition.getLayers().size());
BaseLayer mattedLayer = null;
//根据layers大小，倒序生产每个Layer
for (int i = layerModels.size() - 1; i >= 0; i--) {
Layer lm = layerModels.get(i);
//这个是一个工程方法，根据layerType构造对应的Layer
BaseLayer layer = BaseLayer.forModel(this, lm, lottieDrawable, composition);
if (layer == null) {
continue;
}
layerMap.put(layer.getLayerModel().getId(), layer);
......
}
for (int i = 0; i < layerMap.size(); i++) {
long key = layerMap.keyAt(i);
BaseLayer layerView = layerMap.get(key);
if (layerView == null) {
continue;
}
// 确定layer之间的父子关系
BaseLayer parentLayer = layerMap.get(layerView.getLayerModel().getParentId());
if (parentLayer != null) {
layerView.setParentLayer(parentLayer);
}
}
}
工厂方法：BaseLayer#forModel
static BaseLayer forModel(
CompositionLayer compositionLayer, Layer layerModel, LottieDrawable drawable, LottieComposition composition) {
//对应json中 object->layers->ty
switch (layerModel.getLayerType()) {
//轮廓/形态图层 这个是再lottie动画中用的基本上是最多的类型
case SHAPE:
return new ShapeLayer(drawable, layerModel, compositionLayer);
//合成图层，相当于ViewTree的ViewGroup的角色
case PRE_COMP:
return new CompositionLayer(drawable, layerModel,
composition.getPrecomps(layerModel.getRefId()), composition);
//填充图层
case SOLID:
return new SolidLayer(drawable, layerModel);
//图片图层 这个也很常用，特别是做一些模版特效时
case IMAGE:
return new ImageLayer(drawable, layerModel);
//空图层，可以作为其他图层的parent
case NULL:
return new NullLayer(drawable, layerModel);
//文本图层
case TEXT:
return new TextLayer(drawable, layerModel);
case UNKNOWN:
default:
// Do nothing
Logger.warning("Unknown layer type " + layerModel.getLayerType());
return null;
}
}
我们上面看到layerView.setParentLayer(parentLayer);那么这个ParentLayer有什么用呐？
主要在确定每个图层的边界和绘制时使用
// BaseLayer#buildParentLayerListIfNeeded
//该方法会在确定当前图层边界getBounds以及绘制该图层的时候调用draw
private void buildParentLayerListIfNeeded() {
if (parentLayers != null) {
return;
}
//如果该图层有父图层，则创新
if (parentLayer == null) {
parentLayers = Collections.emptyList();
return;
}
//该图层的LayerViewTree
parentLayers = new ArrayList<>();
BaseLayer layer = parentLayer;
//递归找到该图层的父图层、祖父图层、曾祖图层等等
while (layer != null) {
parentLayers.add(layer);
layer = layer.parentLayer;
}
}
BaseLayer#getBounds
public void getBounds(
RectF outBounds, Matrix parentMatrix, boolean applyParents) {
rect.set(0, 0, 0, 0);
//确定该图层的LayerViewTree：parentLayers
buildParentLayerListIfNeeded();
//子图层的矩阵变换，以作用再父图层的矩阵变换为基础
boundsMatrix.set(parentMatrix);
if (applyParents) {
//递归调用父图层额矩阵变换，进行矩阵相乘
if (parentLayers != null) {
for (int i = parentLayers.size() - 1; i >= 0; i--) {
boundsMatrix.preConcat(parentLayers.get(i).transform.getMatrix());
}
} else if (parentLayer != null) {
boundsMatrix.preConcat(parentLayer.transform.getMatrix());
}
}
//最后再乘以当前图层的矩阵变换，以确定最终的边界矩阵
boundsMatrix.preConcat(transform.getMatrix());
}
BaseLayer#draw
和BaseLayer#getBounds一样的矩阵处理方式。
通过parentid确立该图层的LayerViewTree，再测量绘制时根据LayerView的确定自己的bound和draw。
三、ShapeLayer 的分析
之所以把ShapeLayer单独拎出来说，是因为他在lottie动画中很重要，通过
ShapeLayer是一个通过矢量图形而不是bitmap来绘制的图层子类。指定颜色和线宽等属性，用Path来定义要绘制的图形.
public class ShapeLayer extends BaseLayer {
......
//这个ContentGroup是什么呐？可以看到ShapeLayer的drawLayer和getBound都是通过contentGroup代理的。
private final ContentGroup contentGroup;
ShapeLayer(LottieDrawable lottieDrawable, Layer layerModel, CompositionLayer compositionLayer) {
......
//ContentGroup构造
contentGroup = new ContentGroup(lottieDrawable, this, shapeGroup);
contentGroup.setContents(Collections.<Content>emptyList(), Collections.<Content>emptyList());
}
@Override void drawLayer(@NonNull Canvas canvas, Matrix parentMatrix, int parentAlpha) {
//调用了contentGroup的draw
contentGroup.draw(canvas, parentMatrix, parentAlpha);
}
@Override public void getBounds(RectF outBounds, Matrix parentMatrix, boolean applyParents) {
......
contentGroup.getBounds(outBounds, boundsMatrix, applyParents);
}
......
}
ContentGroup是什么呐？
可以看到ShapeLayer的drawLayer和getBound都是通过contentGroup代理的。
我们看下ContentGroup的draw的实现
public void draw(Canvas canvas, Matrix parentMatrix, int parentAlpha){
//遍历调用content，如果是DrawingContent则进行draw，那边什么是DrawingContent呐
for (int i = contents.size() - 1; i >= 0; i--) {
Object content = contents.get(i);
if (content instanceof DrawingContent) {
((DrawingContent) content).draw(canvas, matrix, childAlpha);
}
}
}
遍历调用content，如果是DrawingContent则进行draw，哪些content是DrawingContent呐？
我们以FillContent为例，来看下其draw的实现
public void draw(Canvas canvas, Matrix parentMatrix, int parentAlpha) {
......
//获取颜色 透明度等 设置画笔paint的颜色
int color = ((ColorKeyframeAnimation) this.colorAnimation).getIntValue();
int alpha = (int) ((parentAlpha / 255f * opacityAnimation.getValue() / 100f) * 255);
paint.setColor((clamp(alpha, 0, 255) << 24) | (color & 0xFFFFFF));
//设置colorFilter
if (colorFilterAnimation != null) {
paint.setColorFilter(colorFilterAnimation.getValue());
}
......
//设置path路径
path.reset();
for (int i = 0; i < paths.size(); i++) {
path.addPath(paths.get(i).getPath(), parentMatrix);
}
//用cavas drawpath
canvas.drawPath(path, paint);
}
可以ShapeContent的DrawingContent也是通过Canvas来进行draw的。
Lottie的动画和渲染解析部分就到这里，关于BaseKeyframeAnimation主要实现Layer和DrawingContent中动画的插值计算，没有详细分析，有需要再看吧。
思考：能不能通过OpenGL ES来进行渲染绘制呐？
五、Lottie优劣以及和PAG的简单对比
Lottie的优劣
优点：
支持跨平台（虽然每个端各自实现一套）
性能好
可以通过配置下发“json和素材”进行更新。
不足点：
Lottie不支持交互和编辑
Lottie不支持压缩位图，如果使用png等位图，需要自行在tiny等压缩平台进行图片压缩、降低包体积。
Lottie存在mask、matters 时，需要先saveLayer，再调用drawLayer返回。
saveLayer是一个耗时的操作，需要先分配、绘制一个offscreen的缓冲区，这增加了渲染的时间
PAG的优劣简单介绍
PAG是腾讯昨天刚开源的动画组件，除lottie的优点外，
支持更多AE特效，
支持文本和序列帧，
支持模版的编辑，
采用二级值文件而不是json，文件大小和解析的性能都会更好些
渲染层面：Lottie渲染层面的实现依赖平台端接口，不同平台可能会有所差异。PAG渲染层面使用C++实现，所有平台共享同一套实现，平台端只是封装接口调用，提供渲染环境，渲染效果一致。
PAG的不足，渲染基于google开源的skia 2d来实现。增加了包大小。4.0的版本会有改善，去掉skia 2d。自己实现简单的渲染封装（估计也是opengl或者metal 、vulkan）。
rlottie简单介绍
[Samsung-rlottie](https://github.com/Samsung/rlottie)
rLottie 与 lottie 工作流一致，在 SDK 上实现不一样，rLottie 没有使用平台特定实现，是统一 C++实现,素材支持 lottie 的 json 文件，矢量渲染性能还不错，但缺少各平台封装，支持的 AE 特性不全，也不支持文本、序列帧等
这个还没有分析它的源码实现。抽时间可以分析学习下。
六、资料
- Lottie实现思路和源码分析
- Lottie 动画原理剖析
- 揭秘Lottie动画的优劣及原理
- lottie-android 框架使用及源码解析
- Lottie动画库 Android 端源码浅析
- 腾讯开源的PAG
- Samsung-rlottie
- 从解码渲染层面对比 PAG 与 lottie
七、收获
通过本篇的学习分析
- 梳理了lottie动画和渲染的流程
- LayerView树的概念和理解，搞清楚lottie是如何管理不同layer之间的关系的
- 重点分析了CompositionLayer、BaseLayer、ImageLayer和ShapeLayer，其中ShapeLayer又包含ContentGroup
- 简单对比了lottie、PAG、rlottie
感谢你的阅读
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