如何构造酷炫的物理效果和过场动画效果？

Lottie

Lottie 框架就很好地解决了动画制作与开发隔离，以及多平台统一的问题。

Lottie 是 Airbnb 开源的一个动画框架。Lottie 这个名字来自于一名德国导演洛特·赖尼格尔（Lotte Reiniger），她最著名的电影叫作“阿赫迈德王子历险记（The Adventures of Prince Achmed）”。这个框架和其他的动画框架不太一样，动画的编写和维护将由动画设计师完成，完全无需开发者 *** 心。

动画设计师做好动画以后，可以使用After Effects将动画导出成 JSON 文件，然后由 Lottie 加载和渲染这个 JSON 文件，并转换成对应的动画代码。由于是 JSON 格式，文件也会很小，可以减少 App 包大小。运行时还可以通过代码控制更改动画，比如更改颜色、位置以及任何关键值。另外，Lottie 还支持页面切换的过场动画（UIViewController Transitions).

在 iOS 开发中使用 Lottie 也很简单，只要集成 Lottie 框架，然后在程序中通过 Lottie 的接口控制 After Effects 生成的动画 JSON 就行了。

首先，你可以通过 CocoaPods 集成 Lottie 框架到你工程中。Lottie iOS 框架的 GitHub 地址是https://github.com/airbnb/lottie-ios/，官方也提供了可供学习的示例。

然后，快速读取一个由 Bodymovin 生成的 JSON 文件进行播放。具体代码如下所示：

LOTAnimationView *animation = [LOTAnimationView animationNamed:@"Lottie"];
[self.view addSubview:animation];
[animation playWithCompletion:^(BOOL animationFinished) {
  // 动画完成后需要处理的事情
}];

利用 Lottie 的动画进度控制能力，还可以完成手势与动效同步的问题。动画进度控制是 LOTAnimationView 的 animationProgress 属性，设置属性的示例代码如下：

CGPoint translation = [gesture getTranslationInView:self.view];
CGFloat progress = translation.y / self.view.bounds.size.height;
animationView.animationProgress = progress;

Lottie 还带有一个 UIViewController animation-controller，可以自定义页面切换的过场动画，示例代码如下：

#pragma mark -- 定制转场动画
 
// 代理返回推出控制器的动画
- (id)animationControllerForPresentedController:(UIViewController *)presented presentingController:(UIViewController *)presenting sourceController:(UIViewController *)source {
  LOTAnimationTransitionController *animationController = [[LOTAnimationTransitionController alloc] initWithAnimationNamed:@"vcTransition1" fromLayerNamed:@"outLayer" toLayerNamed:@"inLayer" applyAnimationTransform:NO];
  return animationController;
}
 
// 代理返回退出控制器的动画
- (id)animationControllerForDismissedController:(UIViewController *)dismissed {
  LOTAnimationTransitionController *animationController = [[LOTAnimationTransitionController alloc] initWithAnimationNamed:@"vcTransition2" fromLayerNamed:@"outLayer" toLayerNamed:@"inLayer" applyAnimationTransform:NO];
  return animationController;
}

Lottie 在运行期间提供接口和协议来更改动画，有动画数据搜索接口 LOTKeyPath，以及设置动画数据的协议 LOTValueDelegate。详细的说明和使用示例代码，你可以参看官方 iOS 教程。

Lottie 实现原理

实际上，Lottie iOS在 iOS 内做的事情就是将 After Effects 编辑的动画内容，通过 JSON 文件这个中间媒介，一一映射到 iOS 的 LayerModel、Keyframe、ShapeItem、DashElement、Marker、Mask、Transform 这些类的属性中并保存了下来，接下来再通过 CoreAnimation 进行渲染。这就和你手动写动画代码的实现是一样的，只不过这个过程的精准描述，全部由动画设计师通过 JSON 文件输入进来了。

Lottie iOS 使用系统自带的 Codable 协议来解析 JSON 文件，这样就可以享受系统升级带来性能提升的便利，比如 ShapeItem 这个类设计如下：

// Shape Layer
class ShapeItem: Codable {
  
  /// shape 的名字
  let name: String
  
  /// shape 的类型
  let type: ShapeType
 
  // 和 json 中字符映射
  private enum CodingKeys : String, CodingKey {
    case name = "nm"
    case type = "ty"
  }
  // 初始化
  required init(from decoder: Decoder) throws {
    let container = try decoder.container(keyedBy: ShapeItem.CodingKeys.self)
    self.name = try container.decodeIfPresent(String.self, forKey: .name) ?? "Layer"
    self.type = try container.decode(ShapeType.self, forKey: .type)
  }
 
}

通过上面代码可以看出，ShapeItem 有两个属性，映射到 JSON 的字符键值是 nm 和 ty，分别代表 shape 的名字和类型。下面，我们再一起看一段 Bodymovin 生成的 JSON 代码：

{"ty":"st","fillEnabled":true,"c":{"k":[{"i":{"x":[0.833],"y":[0.833]},"o":{"x":[0.167],"y":[0.167]},"n":["0p833_0p833_0p167_0p167"],"t":22,"s":[0,0.65,0.6,1],"e":[0.76,0.76,0.76,1]},{"t":36}]},"o":{"k":100},"w":{"k":3},"lc":2,"lj":2,"nm":"Stroke 1","mn":"ADBE Vector Graphic - Stroke"}
 

在这段 JSON 代码中，nm 键对应的值是 Stroke 1，ty 键对应的值是 st。那我们再来看看，st 是什么类型。

我们知道，ShapeType 是个枚举类型，它的定义如下：

enum ShapeType: String, Codable {
  case ellipse = "el"
  case fill = "fl"
  case gradientFill = "gf"
  case group = "gr"
  case gradientStroke = "gs"
  case merge = "mm"
  case rectangle = "rc"
  case repeater = "rp"
  case round = "rd"
  case shape = "sh"
  case star = "sr"
  case stroke = "st"
  case trim = "tm"
  case transform = "tr"
}

通过上面的枚举定义，可以看到 st 对应的是 stroke 类型。

Lottie 就是通过这种方式，定义了一系列的类结构，可以将 JSON 数据全部映射过来。所有映射用的类都放在 Lottie 的 Model 目录下。使用 CoreAnimation 渲染的相关代码都在 NodeRenderSystem 目录下，比如前面举例的 Stoke。

在渲染前会生成一个节点，实现在 StrokeNode.swift 里，然后对 StokeNode 这个节点渲染的逻辑在 StrokeRenderer.swift 里。核心代码如下：

// 设置 Context
func setupForStroke(_ inContext: CGContext) {
  inContext.setLineWidth(width) // 行宽
  inContext.setMiterLimit(miterLimit)
  inContext.setLineCap(lineCap.cgLineCap) // 行间隔
  inContext.setLineJoin(lineJoin.cgLineJoin)
	// 设置线条样式
  if let dashPhase = dashPhase, let lengths = dashLengths {
    inContext.setLineDash(phase: dashPhase, lengths: lengths)
  } else {
    inContext.setLineDash(phase: 0, lengths: [])
  }
}
 
// 渲染
func render(_ inContext: CGContext) {
  guard inContext.path != nil && inContext.path!.isEmpty == false else {
    return
  }
  guard let color = color else { return }
  hasUpdate = false
  setupForStroke(inContext)
  inContext.setAlpha(opacity) // 设置透明度
  inContext.setStrokeColor(color) // 设置颜色
  inContext.strokePath()
}

这段代码看起来是不是就很熟悉了？

如果是手写动画，这些代码就需要不断重复地写。使用第三方库去写动画的话，也无非就是多封装了一层，而属性的设置、动画时间的设置等，还是需要手动添加很多代码来完成。

但是，使用 Lottie 后，你就完全不用去管这些代码了，只需要在 After Effects 那设置属性、控制动画时间就好了。

小结

OS 开发中还有很多优秀的动画框架，比如 Pop.