直播应用送礼大动画实现

送礼物作为观众打赏匡助主播的一种方法, 也是直播应用的一大收益来自,
每个直播平台都饱含送礼这一效能, 并且都把红包动画效果做的专门炫酷.
如此的卡通片效果再搭配美人或帅哥主播的一句”谢谢某某某送的大飞机~”,
是不是思考都有点小感动, 感觉弹指间变为了全场的要害?

本文重要讲述的就是大红包动效的兑现. 全文共3000字左右,
大概阅读时间为5~12分钟.

先放上按系列帧播放方案实现的卡通引擎FXAnimationEngine,
Demo中落实了直播间礼物队列、礼物配置、礼物列表,
另外还各自用动画引擎与原生Core Animation去播放体系帧动画以做相比.

下一场国际惯例, 上两张图

梦幻城堡

天使


一、直播应用礼物动画的周边方案

仅个人精晓, 实现iOS侧动画配置化常见方案有如下二种:

iOS方案 优点 缺点
Core Animation(此处不计CAKeyFrameAnimation) 效果流畅逼真 安卓需重新实现; 配置化成本高, 需自定义模型、协议、转换方法等(iOS侧已有现成工具, 某几家直播公司想必也有自己的动画配置化工具); 不解决动态配置问题, 则只能随包更新.
序列帧播放(CAKeyframeAnimation、CADisplaylink、ImageView等) 设计哥工具可直接导出动画序列帧图片, 简单易用; 多平台兼容 效果略差; 图片帧数多易导致资源大
Cocos2d-x 效果好; 多平台兼容 学习成本; 相应动画制作工具; 必须引入Cocos2d库;
Lottie 横跨三端, iOS, Android, React Native. 设计师可以完全按照自己的想法设计. 无需考虑实现这一块. 内存占用? 作者本人尚未使用过, 不敢妄自评论

可以观看, 连串帧播放方案是中间最简便易行易行的一个. 在我看来,
花椒直播用的即是这套方案, 他们每一个卡通,
都会相应一个安排文件config.ini及对应该动画的拥有系列帧图片.

感兴趣的朋友可以移至最终一部分礼物资源的下载策略、资源目录结构等有关内容,
更提议尝试去探索一下花椒、映客等主流直播应用的bundle目录以及document中的资源.

二、类别帧播放方案执行

2.1 实现形式

队列帧播放动画一方案的现实性实现必须可以满足以下要求:

  1. 图赞美显: CALayer、UIImageView
  2. 按时间距离逐帧播放:
    CAKeyframeAnimation、UIImageView、定时器类(CADisplayLink、NS提姆er、dispatch_source_t)+切换关键帧逻辑
  3. 提供所有类别帧播放完的轩然大波: CAAnimationDelegate、CATransaction
    CompletionBlock、定时器类+回调触发逻辑

重组情势很多, 比如: CALayer+CAKeyframeAnimation+delegate,
UIImageView+定时器, CALayer+定时器类等等.

大家先选定这一套组合展开实施: CALayer+CAKeyframeAnimation+delegate

// 伪代码
- (void)startAnimation {
    UIImage *frame = [UIImage imageWithContentsOfFile:...];
    NSArray<UIImage *> *frames = @[(id)frame.CGImage, ...];
    CAKeyframeAnimation *keyframeAnim = ...;
    keyframeAnim.contents = frames;
    ...
    keyframeAnim.delegate = self;
    [xxx.layer addAnimation:keyframeAnim forKey:@"xxx"];
}

- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag {
    // 触发动画播放结束(全部播放完、中途结束)回调
    ...
}

要是那里你已经下载了Demo, 可以打开Debug
Navigator(cmd+6)简单翻看内存增长或者留意Xcode
Instrument-Allocations中VM:ImageIO_PNG_Data一项,
就相会到有内存增长波峰. 而且体系帧图片越多, 波峰越显然.

这就是说另外方案是否出现了相同的问题吧? 是的, 其他方案一样会这样,
换成UIImageView自带的animationImages来做序列帧播放或是其他组成措施,
也应运而生内存激增的情状.

2.2 了然图片加载

在我们搞了然是何等导致内存激增前, 我们先通晓一下图片从磁盘加载,
到写入内存, 最终突显到屏幕上分别都发生了咋样. 大致分为如下步骤:

  1. 为磁盘中的图片创立映射
  2. IO操作读取图片数据流
  3. 图表解码位图拷贝, 写入内存
  4. 硬件绘制渲染到屏幕

2.2.1 映射文件

当我们经过[UIImage imageWithContentsOfFile:]从磁盘加载图片数据流,
实际上只是为此图片创制了一个文件映射数据,
图片文件既没有真正被加载到内存,
更不曾被解码成位图的花样可供Core
Animation传递给底层硬件举办渲染, 故此时内存并不会显明扩大,
也不会冒出因为解码操作导致CPU使用增多的意况.
但从网络下载图片数据不带有在内.

粗略提及一下辉映文件:

A mapped file uses virtual memory techniques to avoid copying
pages of the file into memory until they are actually needed.

直译就是一个炫耀文件借助虚拟内存技术来避免当他俩还尚无当真使用到时就被拷贝到内存中.

下边来一组相比表达一下:

对照组一

- (void)test1 {
    UIImage *frame = [UIImage imageWithContentsOfFile:filePath];
    // 确保超出局部作用域后, 依旧保持对这个Image对象的强引用
    self.frame = frame;
}
// 待上方函数执行完后, 再查看内存使用情况

对照组二

- (void)test2 {
    UIImage *frame = [UIImage imageWithContentsOfFile:filePath];
    self.imageview.image = frame;
}

我们可以窥见比照组二的内存占用彰着比对照组一要多.
即透过imageWithContentsOfFile:创制的UIImage对象后, 内存并没有确定性提高,
等我们将该UIImage对象赋值给UIImageView的image属性后的某个时刻,
内存才出现彰着增长.

这边再留多少个问题:

  1. 俺们都领悟imageWithName:主意加载的图样, 会被系统缓存,
    那么首先次通过该措施举办如上几个对照组的试行, 结果咋样呢?
  2. 通过imageWithName:主意第2、3..n次加载同名图片时,
    加载的图纸数据流会不会重复被解码? 期间CPU占用有没有扩张?
  3. 品尝把创立的UIImage对象桥接赋值给CALayer的contents属性, 结果咋样?

2.2.2 浅谈CALayer的隐式动画及工作

从上一节中,
大家发现当给UIImageView的image属性或CALayer的contents属性赋值Image对象后的某说话,
内存和CPU占用才会见世分明变化. 这是因为每两回Runloop循环, Core
Animation都会在其初叶成立一个动画片事务,
在本次Runloop停止时才去实施所有添加到该事情里的持有动画操作.
此刻图片才被解码加载入内存,
图片数据会被解码为渲染可用的bitmap数据.
一些息息相关细节可看我另一篇分享.

浅谈CALayer隐式动画及作业

2.3 解决内存激增问题

眼下我们面临的题材是无论采取何种实现方案, 在推行系列帧动画时,
所有图片都会被解码成为位图并载入内存中.

2.3.1 解压后的图纸所占内存大小

图片解码后的格式为位图格局.
位图是由一组像素(pixel)组成的, 每一个像素就象征图片中的一个点.
比如大规模的JPEG, 以及PNG格式的图片文件都是位图图片.

俺们还索要了然, JPEG和PNG图片实际上都是一种编码/压缩后的位图格式,
它们是不可以直接用来图片渲染的, 所以得先对其缩减的数额进行解码/解压缩操作.

那么一张解压后的位图其所占内存大小怎么总计呢?

此处假如我们有一张32位的PNG格式图片, 其像素格式为RGBA四部分构成,
每部分占8位, 该图片尺寸为160px * 320px.

32位的图片意味着其每个像素占32位, 即4个字节.
又根据图片尺寸计算出总像素数量为 160*320 个像素.
所以该图片解码后所占内存大小就为 像素总数 * 单位像素的字节数
即 (160*320) * 4 / 1024 = 200 KB.

故而显而易见, 倘若一个队列帧动画有80张图片, 200 * 80 / 1024 = 15.625
mb, 就会占用15mb的内存. 连串帧图片越多, 占用内存越大!

2.3.2 解决方案

这就是说有什么措施可以制止吗? 可否历次播放到哪一帧时就去加载那一帧的图纸,
即每便仅加载一张图纸到内存中. 这样当播放到下一张图片时,
上一张图纸已无任何引用, 系统本来会对其开展释放.

这就是最简便有效的一套方案.
可是大家无能为力靠CAAnimation及其派生类CAKeyframeAnimation来兑现这一方案,
因为拥有的图形都会解码导致占用大量的内存.

但我们可以透过CADisplayLink来落实该方案,
选CADisplayLink的缘故是它比NS提姆(Tim)er精度要高很多,
正常状况下CADisplayLink的回调会在屏幕每一遍刷新时触发,
即一般1/60秒触发两遍, 适合用于做UI的重绘,
因而能够因而它来周期性的更迭关键帧图片, 从而达到播放动画的职能.
那么具体如何做呢?

在CADisplayLink的回调中拿走五回屏幕刷新的间隔时间,
通过不断的充分间隔时间来判定总的时间是否早已满意下一帧的广播时刻,
虽然大于下一帧的播音时刻就足以轮换为下一帧图片了,
直至最终一张关键帧也播放完成.

举个例证, 咱们要在1秒内播放完一个饱含5张关键帧图片的动画片,
每张图纸的停留时间、切换时间如下图2.3.2.a所示.
所以第0秒的时候就起初彰显第一张关键帧, 直到1.0秒这一刻时, 动画播放截止.

图 2.3.2.a

另外, 假若还索要进一步优化,
我们得以投入图片异步解码、图片预加载逻辑等方案.

  • 异步图片解码, 图片解码是一项相比耗时、相比占CPU的操作,
    对于未解码的图纸, 系统一般会在主线程对其展开解码,
    所以可以通过在异步线程举行图纸强制解压缩, 从而不占用UI线程.
    关于图片解码的详情, 强烈推荐议论 iOS
    中图纸的解压缩
    .

  • 图表预加载, 那么些就是为了进一步节约上下文切换时间,
    即前后两张图片切换的时间. 就是要成功当上一帧图片播放完时,
    大家绝不等下一张图纸解码完成后再开展图纸的切换,
    而是能够直接从已解码图片的缓存队列中取出直接开展切换.
    预加载我个人觉得其实重要就是阈值的最优选取,
    可参照预加载与智能预加载一文.

  • 字节对齐(byte alignment)对Core
    Animation性能的震慑

三、序列帧动画引擎源代码及Demo

FXAnimationEngine –
Github跳转

针对该Demo近年来会另起一文特别介绍, 此处占坑, 等待跳转链接

四、礼物资源下载策略及资源目录结构

4.1 礼物资源下载策略

4.1.1 三种形式相比

方式 基本思路 优点 缺点
整包更新 所有的动画资源按目录结构进行压缩, 客户端通过比较资源包版本号发现有更新后, 仅需下载一个资源包压缩文件, 并进行解压替换即可 简单易实现, 客户端每次仅需下载一个资源包 随着资源包逐渐增大, 下载及解压时间也会延长, 从而直接影响用户体验; 即使是仅是资源中的某个图片发生改变, 客户端都要重新下载整个资源包, 容错率低且浪费流量
增量更新 每个动画资源单独压缩并上传CDN, 若客户端发现资源版本号有变化, 再对服务器下发的资源列表跟本地资源列表求差集运算从而得出增量, 单个动画资源的下载地址或者md5可作为唯一标识进行比较. 得出增量后, 客户端再对每个增量资源包进行下载, 每下载完一个即可"投入使用" 不怕资源变更频繁; 仅需下载有新增或有变更的资源包, 更节省时间以及流量; 逻辑略复杂于整包更新, 比如下载中途用户把应杀掉, 下次需要找出未更新完的增量资源并继续下载

4.1.2 资源立异流程

因对上家集团的代码保密, 此处不上具体代码

我们在上一小节中提及的两种更新形式,
它们重要的不同的就在于”资源改进”这一步骤

图 4.1.2.a 整包更新的流程图

整包更新流程图.png

图 4.1.2.b 增量更新的流程图

增量更新流程图.png

不知情诸位发现四个流程共同之处没? 它们都需要检测资源版本号大小,
包括游戏补丁、热更补丁这一步骤都必不可少. 相比于补丁类的,
资源立异不用太考虑灰度发表、回滚机制等题材, 但如故仍然需要注意资源核对,
内部测试, 以及日志监控等保持,
我记得在前人公司就境遇了部分地区下载下来的资源包有问题,
所以不管是CDN的问题或资源本身有问题, 前端都亟需为最坏的事态做好打算,
这才是万全之策.

引用我上家店铺, 我老大兼mentor, 达文哥, 告诫的一句箴言

永不相信后台下发的多少都是没错的

大概意思这样, 原句没背下来, 这句话绝非不是指后台同学特别,
或者甩锅给后台
, 而是要prepare for the worst.

上下端测试都是一家人, 曰镪题目我们先看看是不是团结问题,
不要相互甩锅..本是同根生相煎何太急, 假诺有问题就一块搓一顿,
一顿不行就再来一顿

4.2 资源目录结构设计

无论是哪个直播平台, 每个礼物都会相应一个逻辑id,
大家得以经过礼物的id作为该礼品的资源目录名,
然后在该目录内在去划分不同品种的图片子目录, 如下所示

- 10000             // 一级目录, 礼物id
    - - gift        // 二级目录, 小礼物序列帧图片
    - - giftlist    // 二级目录, 礼物列表序列帧图片 
    - - giftanim    // 二级目录, 大动画序列帧图片

这只是其中的一种设计, 也部分平台会选拔如下形式, 所以紧要依然看需求而定

- gift
    - - 10000
- giftlist
    - - 10000
- giftanim
    - - 10000   

另外, 有的平台还会动用id_version, 即礼物id+礼物版本的形式来定名,
这样可以方便配置使后台能够灵活下发给前端具体要去播放哪个动画的某个版本了

- 10000_11  // id为10000, 版本为11的礼物资源目录
- 10000_12

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