扫光动效在移动端应用实践
GEEK TALK
01
引言
扫光动效作为移动端的常见加载动效，与传统的转圈加载相比，能给人更好的视觉和感官体验。其主要特点是光效会随着时间进行扫射，文字或图案有被颜色填充的感觉。
笔者先后做过骨架屏扫光、熊掌扫光loading, 本文将分别从 iOS 和 Android的视角, 介绍这两种扫光动效的实现和双端的技术差异。
△熊掌扫光动效
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02
骨架屏扫光动效
骨架屏是一种界面加载过程中的过渡效果。它在页面数据加载完成前，先给用户展示出页面的大致结构，在拿到接口数据后渲染出实际页面内容然后替换掉。这种技术能够降低用户的焦灼情绪，使界面加载过程变得自然通畅，提升用户体验。常用于文章列表、动态列表页等相对比较规则的列表页面。这里以支付半屏面板面板为例，可以看到有光效在骨架图上扫过的效果。
△骨架屏扫光
2.1 骨架屏扫光原理分析
骨架屏的扫光场景比较简单, 因为其背景是不透明, 可以通过在骨架图上面叠加一个遮罩视图作为光块， 对遮罩进行移动来达到扫光的效果。
其视图的层级整体分位两层，底层为自定义视图的骨架部分，上层为渐变透明遮罩。其中，骨架图部分为常规的列表实现，这里不再赘述，而渐变透明遮罩作为扫光的，可以用切图或通过代码来实现。遮罩切图相对代码实现，会增加一部分包体积，所以可以选择自定义一个和骨架图一样大小的视图，覆盖到骨架图之上，并设置其为从左到右渐变透明。
此外，位移动画，可以通过设置在 xxx时间内，将遮罩视图在水平方向上，从骨架图的左侧移动到骨架图的右侧来实现。
2.2 iOS实现
Core Animation 是 AppKit 和 UIKit 完美的底层支持，同时也被整合进入 Cocoa 和 Cocoa Touch 的工作流之中，它是 app 界面渲染和构建的最基础架构。Core Animation 主要职责包含：渲染、构建和实现动画，尽可能快地组合屏幕上不同的可视内容，这个内容是被分解成独立的 layer（iOS 中具体而言就是 CALayer），并且被存储为树状层级结构。这个树也形成了 UIKit 以及在 iOS 应用程序当中我们所能在屏幕上看见的一切的基础。
// 创建自定义视图作为遮罩视图_lightCover = [[UIImageView alloc] initWithFrame:self.bounds];CAGradientLayer *gradientLayer = [CAGradientLayer layer];gradientLayer.frame = _lightCover.bounds;// 渐变色颜色数组gradientLayer.colors = [NSArray arrayWithObjects:(id)[UIColorFromRGBA(0xFFFFFF, 0) CGColor],(id)[UIColorFromRGBA(0xFFFFFF, 0.3) CGColor],(id)[UIColorFromRGBA(0xFFFFFF, 0.5) CGColor],(id)[UIColorFromRGBA(0xFFFFFF, 0.3) CGColor],(id)[UIColorFromRGBA(0xFFFFFF, 0) CGColor], nil];// 渐变的开始点 (不同的起始点可以实现不同位置的渐变,如图)gradientLayer.startPoint = CGPointMake(0, 0.5f);// 渐变的结束点gradientLayer.endPoint = CGPointMake(1, 0.5f);// 把渐变图层添加到遮罩视图的顶层[_lightCover.layer insertSublayer:gradientLayer atIndex:0];// 设置初始位置_lightCover.transform = CGAffineTransformMakeTranslation(-self.bounds.size.width, 0);
通过定时器循环位移动画：
// 定时器：动画时间duration + 延迟时间delay = 定时器间隔时间intervalTimeself.lightSweepTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:intervalTime target:self selector:@selector(lightSweepAnimation) userInfo:nil repeats:YES];[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.lightSweepTimer forMode:NSRunLoopCommonModes];
动画部分直接用View 的 animateWithDuration方法实现：
self.lightCover.transform = CGAffineTransformMakeTranslation(-self.bounds.size.width, 0);[UIView animateWithDuration:duration animations:^{self.lightCover.transform = CGAffineTransformMakeTranslation(self.bounds.size.width, 0.f);} completion:^(BOOL finished) {}];
因为定时器执行时间较长，可以在加载时先执行一次动画：
//定时器时间较长，先执行一次动画[];
2.3 Android 实现
Android的渲染技术主要建立在View系统之上，View系统处理视图的布局和绘制。View代表一个控件，主要负责自己的绘制，ViewGroup代表一个容器，主要负责管理和布局它包含的子View和子ViewGroup。
这里可以通过自定义 Shape+ObjectAnimator 实现。Shape是一种特殊的 View，通过XML中定义的<shape>标签来实现自定义形状和相关效果，可以通过<shape>的相关属性来绘制出各种形状,并为其应用渐变色、阴影、边框等效果。ObjectAnimator可以用于所有支持动画的属性，包括位置、大小、旋转、缩放和透明度等，只需指定要动画的属性名称和目标值即可。
遮罩部分可按如下定义一个渐变矩形：
<shape xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:shape="rectangle"><gradientandroid:startColor="#00ffffff"android:centerColor="#7fffffff"android:endColor="#00ffffff"></gradient></shape>
再定义一个 Handler，用于在主线程刷新视图：
Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper(), new Handler.Callback() {public boolean handleMessage(Message msg) {int what = msg.what;if (msgAnimation == what) {runAnimation();}return false;}});
通过 ObjectAnimator以及属性translationX 定义位移动画：
private void runAnimation() {if (displayWidth == 0) {displayWidth = defaultWidth;}ObjectAnimator translationX = ObjectAnimator.ofFloat(mMoveLight, "translationX", -displayWidth, displayWidth);translationX.setDuration(duration);translationX.setRepeatCount(0);translationX.start();translationX.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {public void onAnimationEnd(Animator animation) {sendMsg(msgAnimation, delayTime);}});}
延迟一段时间后继续执行动画：
private void sendMsg(int what, int delayTime) {checkParent();if (mHandler != null) {mHandler.sendEmptyMessageDelayed(what, delayTime);}}
开始加载的时候，先执行一次动画：
public void startLoading() {setVisibility(VISIBLE);sendMsg(msgAnimation, 0);}
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03
熊掌扫光动效
熊掌扫光主要是作为页面加载时的过渡效果，会在内容加载完成前展示，其通常在页面内容上面，不能完全遮挡底部内容。而且在日间模式（存在多种内容背景底色），夜间模式（在日间模式的基础上，覆盖了一层灰色透明蒙层），暗黑模式多种场景模式下，也会对扫光的效果产生干扰，尤其是在日间模式灰色背景以及夜间模式下，甚至可能无法看到扫光。
△分别为日间模式白底，日间模式灰底，夜间模式，暗黑模式
3.1 iOS 实现
熊掌扫光的复杂场景，仅靠双层视图叠加无法满足需要，滑块会有各种异常情况（具体见 3.2.1 部分）。在 iOS上可以使用三层结构，最底层是待扫光的图，中间是移动的光块，最上层是根据底图绘制的镂空图层，三层视图叠加在一起，形成光和图案混合的效果。
△iOS 通过遮罩实现扫光效果原理
iOS的 CoreAnimation 框架非常优秀，其 View的实现，刚好满足了这种三层结构需要。
view 视图
View是基本的用户界面元素，用于展示和处理用户界面。它们可以是标准的UI控件（如UILabel、UIButton等），也可以是自定义的视图。
每个View都有自己的绘制区域，可以包含其他视图作为其子视图。
layer 图层
Layer是View的底层绘制层次结构中的一个组成部分。每个View都有一个与之关联的Layer对象（CALayer类的实例）。
Layer负责处理View的内容的绘制和显示，包括视图的背景颜色、边框、阴影等。每个Layer都有一个自己的绘制区域，与View的边界对应。
mask 遮罩
Mask是一种用于控制图层可见性的机制。它是一个透明的图像或形状，可以与Layer关联。
通过应用遮罩，可以定义Layer中哪些区域应该是可见的，哪些区域应该是隐藏的。
遮罩通常是由另一个Layer或者自定义的图像创建的，它们确定了图层中内容的可见部分。
iOS可以通过layer作为光，mask作为遮罩，来实现光混合在熊掌logo 上的效果：
// loadingView 设置熊掌底图self.loadingImgView.image = [self lightImg];// 创建渐变图层CAGradientLayer *gradientLayer = [CAGradientLayer layer];gradientLayer.frame = CGRectMake(0, 0, loadingWidth, loadingHeight);// 设置渐变颜色gradientLayer.colors = @[(__bridge id)[UIColor colorWithWhite:1 alpha:0].CGColor,(__bridge id)[UIColor colorWithWhite:1 alpha:0.9].CGColor,(__bridge id)[UIColor colorWithWhite:1 alpha:0.9].CGColor,(__bridge id)[UIColor colorWithWhite:1 alpha:0].CGColor];gradientLayer.locations = @[@0.0, @0.49, @0.495, @1.0];gradientLayer.startPoint = CGPointMake(0, 0.5);gradientLayer.endPoint = CGPointMake(1, 0.35);[self.loadingImgView.layer addSublayer:gradientLayer];// 创建透明遮罩CALayer *maskLayer = [[CALayer alloc] init];maskLayer.frame = CGRectMake(0, 0, loadingWidth, loadingHeight);maskLayer.backgroundColor = [UIColor clearColor].CGColor;// 设置遮罩内容maskLayer.contents = (__bridge id _Nullable)([self lightImg].CGImage);self.loadingImgView.layer.mask = maskLayer;
在 layer 层通过CABasicAnimation实现水平位移：
// 定义基本动画, 控制在x轴方向的位移CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.translation.x"];animation.duration = 2;// 重复次数1000000次(无限次)animation.repeatCount = 1000000;// 动画不会自动反转animation.autoreverses = false;animation.fromValue = @(-loadingWidth);animation.toValue = @(loadingWidth);// 动画在完成后不会被移除animation.removedOnCompletion = NO;// 动画结束后图层保持最后一个状态animation.fillMode = kCAFillModeForwards;[self.gradientLayer addAnimation:animation forKey:@"loading_animation_key"];
3.2 Android 实现
这里以 Andoird上的双层视图叠加为例，可以看到会有各种各样的问题。
3.2.1 通过双层自定义视图叠加
通过叠加切图实现，存在的问题有：日间模式(灰色背景)下无法看到滑块，同时暗黑模式下滑块较为明显。
△叠加切图
通过叠加Shape实现，在骨架屏场景上进行扫光效果还行，但在熊掌扫光上效果不佳。存在的问题有：如果是日间模式下的的白底背景正常，但灰底背景无法看到扫光滑块。此外，不加旋转角度，在暗黑模式效果还行，叠加旋转度角度后，可以看到明显的滑块痕迹。
叠加 shape 图层
叠加 shape 图层（旋转角度）
甚至还可以通过 LinearGradient 实现自定义带斜率的渐变扫光，其核心方法如下：
// float k = 1f * h / w;mValueAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0f - offset * 2, w + offset * 2);mValueAnimator.setRepeatCount(repeatCount);mValueAnimator.setInterpolator(new LinearInterpolator());mValueAnimator.setDuration(duration);mValueAnimator.addUpdateListener(animation -> {float value = (float) animation.getAnimatedValue();LinearGradient mLinearGradient = new LinearGradient(value,k * value,value + offset,k * (value + offset),colors,positions,Shader.TileMode.CLAMP);mPaint.setShader(mLinearGradient);invalidate();});mValueAnimator.start();
在ValueAnimator的更新回调中:
根据value和斜率k计算两个控制点的坐标
创建一个线性渐变LinearGradient,由这两个控制点定义
将该渐变设置为Paint的Shader
调用invalidate()重绘View
由于ValueAnimator不断更新,所以线性渐变的两个控制点也在不断变化,产生渐变动画效果：
但是这种方式，在仅白底背景下效果较好，在灰底背景或暗黑效果下不尽人意，可以看到较明显的滑块。
3.2.2 通过Canvas 绘图
Android上不像 iOS一样，View 本身还可以再设置多个图层。如果要混合渲染扫光和背景图，除非自己再自定义一个遮罩层形成三层结构，或者直接通过更底层的绘图来处理。
那么，怎么把扫光和背景图混合渲染呢？答案是可以通过 PorterDuffXferMode来实现。
PorterDuffXferMode使用PorterDuff.Mode规则将所绘制图形和Canvas上图形混合，最终更新Canvas展示新的图形。PorterDuffXferMode的使用也非常简单，在需要使用的时候paint.setXfermode(PorterDuff.Mode mode)设置混合模式。
PorterDuff.Mode共分为16种模式：CLEAR、SRC、DST、SRC_OVER、DST_OVER、SRC_IN、DST_IN、SRC_OUT、DST_OUT、SRC_ATOP、DST_ATOP、XOR、DARKEN、LIGHTEN、MULTIPLY、SCREEN。
Android 使用 Canvas 在 View 上绘制图形 ，所绘制的图形中的像素称作源像素（source，简称src），所绘制的矩形在Canvas中对应位置的矩形内的像素称作目标像素（destination，简称dst）。源像素的ARGB四个分量会和Canvas上同一位置处的目标像素的ARGB四个分量按照 Xfermode定义的规则进行计算，形成最终的ARGB值，然后用该最终的ARGB值更新目标像素的ARGB值。
以官网提供的图示来说明，假设有一个蓝色的源像素图形和一个红色的目标像素图形。
通过DST_IN， 可以得到相交部分是红色的扇形，即相交的部分保留目标像素，不相交的部分，丢弃源像素。
这样，首先通过PorterDuffXfermode来设置DST_IN的混合效果，通过LinearGradient来创建遮罩的渐变效果。其次使用Canvas和Paint来绘制和渲染位图，先绘制一个未经过遮罩处理的位图，作为src，再绘制一个经过遮罩处理的位图，作为dst，两者组合一起，形成扫光效果，最后在通过使用ValueAnimator来实现动画效果。
△图中亮光的部分为 dst
首先，创建带斜率的渐变遮罩位图：
mMaskBitmap = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888);Canvas canvas = new Canvas(mMaskBitmap);// 可以通过参数控制getGradientColors 的值，在不同模式下为不同的渐变颜色Shader gradient = new LinearGradient(0, 0,width, 0,getGradientColors(),getGradientPositions(),Shader.TileMode.REPEAT);canvas.rotate(mTilt, width / 2, height / 2);Paint paint = new Paint();paint.setShader(gradient);// 适度增大矩形区域，适配倾斜int padding = (int) (Math.sqrt(2) * Math.max(width, height)) / 2;canvas.drawRect(-padding, -padding, width + padding, height + padding, paint);
其次，在 dispatchDraw方法 中依次绘制源位图和目标位图：
// 先绘制一个未经过遮罩处理的位图，作为 srcdrawUnmasked(new Canvas(unmaskBitmap));Canvas unmaskRenderCanvas = (new Canvas(maskBitmap));unmaskRenderCanvas.drawColor(0, PorterDuff.Mode.CLEAR);super.dispatchDraw(unmaskRenderCanvas);canvas.drawBitmap(unmaskBitmap, 0, 0, mAlphaPaint);// 再绘制一个经过遮罩处理的位图，作为dstCanvas maskRenderCanvas = (new Canvas(maskBitmap));maskRenderCanvas.clipRect(mMaskOffsetX,mMaskOffsetY,mMaskOffsetX + maskBitmap.getWidth(),mMaskOffsetY + maskBitmap.getHeight());maskRenderCanvas.drawColor(0, PorterDuff.Mode.CLEAR);super.dispatchDraw(maskRenderCanvas);maskRenderCanvas.drawBitmap(maskBitmap, mMaskOffsetX, mMaskOffsetY, mMaskPaint);canvas.drawBitmap(maskBitmap, 0, 0, null);
接着，通过 ValueAnimator实现位移并触发实时绘制闪光效果：
mMaskTranslation.set(-width, 0, width, 0);mAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0.0f, 1.0f + (float) mRepeatDelay / mDuration);mAnimator.setDuration(mDuration + mRepeatDelay);mAnimator.setRepeatCount(mRepeatCount);mAnimator.setRepeatMode(mRepeatMode);mAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {@Overridepublic void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {float value = Math.max(0.0f, Math.min(1.0f, (Float) animation.getAnimatedValue()));mMaskOffsetX = (int) (mMaskTranslation.fromX * (1 - value) + mMaskTranslation.toX * value);mMaskOffsetY = (int) (mMaskTranslation.fromY * (1 - value) + mMaskTranslation.toY * value);invalidate();}});
最终效果如下图所示：
日间模式
夜间模式
暗黑模式
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04
结语
在上面内容中，我们介绍到了基于遮罩实现的扫光效果，遮罩常见的应用有圆角效果，穿人像弹幕，还有在新手指引中用于绘制挖孔效果，或者是刮彩票效果。
在渲染技术上主要是运用到了 iOS 系统中的 Core Animation框架以及 Android 的 View 系统。
iOS 上通常会使用 Core Animation 来高效、方便地实现动画。它使用CALayer进行图形渲染和动画操作。Apple并没有直接在UIView上提供masking的支持，而是在其底层的CALayer上实现。这使开发者可以灵活控制和修改mask,达到更强大的效果。而 Android 想要制作更灵活和强大的效果，可以通过 Canvas 来实现。
END
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