iOS动画篇：核心动画-白红宇

iOS动画篇：核心动画

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发布时间：2019-06-19

本文共 10037 字，大约阅读时间需要 33 分钟。

转：http://www.cocoachina.com/ios/20160517/16290.html

基本概念

1、什么是核心动画

　　Core Animation(核心动画)是一组功能强大、效果华丽的动画API，无论在iOS系统或者在你开发的App中，都有大量应用。

　　核心动画所在的位置如下图所示：

　　可以看到，核心动画位于UIKit的下一层，相比UIView动画，它可以实现更复杂的动画效果。

　　核心动画作用在CALayer（Core animation layer）上，CALayer从概念上类似UIView，我们可以将UIView看成是一种特殊的CALayer（可以响应事件）。

　　实际上，每一个view都有其对应的layer，这个layer是root layer：

                         
@property(nonatomic,readonly,strong)                 CALayer  *layer;

　　给view加上动画，本质上是对其layer进行操作，layer包含了各种支持动画的属性，动画则包含了属性变化的值、变化的速度、变化的时间等等，两者结合产生动画的过程。

　　核心动画和UIView动画的对比：UIView动画可以看成是对核心动画的封装，和UIView动画不同的是，通过核心动画改变layer的状态（比如position），动画执行完毕后实际上是没有改变的（表面上看起来已改变）。

　　总体来说核心动画的优点有：

　　1）性能强大，使用硬件加速，可以同时向多个图层添加不同的动画效果

　　2）接口易用，只需要少量的代码就可以实现复杂的动画效果。

　　3）运行在后台线程中，在动画过程中可以响应交互事件（UIView动画默认动画过程中不响应交互事件）。

2、核心动画类的层次结构

　　CAAnimation是所有动画对象的父类，实现CAMediaTiming协议，负责控制动画的时间、速度和时间曲线等等，是一个抽象类，不能直接使用。

　　CAPropertyAnimation ：是CAAnimation的子类，它支持动画地显示图层的keyPath，一般不直接使用。

　　iOS9.0之后新增CASpringAnimation类，它实现弹簧效果的动画，是CABasicAnimation的子类。

　　综上，核心动画类中可以直接使用的类有：

　　CABasicAnimation

　　CAKeyframeAnimation

　　CATransition

　　CAAnimationGroup

　　CASpringAnimation

３、核心动画类的核心方法

　　1.初始化CAAnimation对象

　　一般使用animation方法生成实例

                         
+ (instancetype)animation;

　　如果是CAPropertyAnimation的子类，还可以通过animationWithKeyPath生成实例

                         
+ (instancetype)animationWithKeyPath:(nullable NSString *)path;

　　2.设置动画的相关属性

　　设置动画的执行时间，执行曲线，keyPath的目标值，代理等等

　　3.动画的添加和移除

　　调用CALayer的addAnimation:forKey:方法将动画添加到CALayer中，这样动画就开始执行了

                         
- (void)addAnimation:(CAAnimation *)anim forKey:(nullable NSString *)key;

　　调用CALayer的removeAnimation方法停止CALayer中的动画

                         
- (void)removeAnimationForKey:(NSString *)key;
     
- (void)removeAllAnimations;

４、核心动画类的常用属性

　　keyPath：可以指定keyPath为CALayer的属性值，并对它的值进行修改，以达到对应的动画效果，需要注意的是部分属性值是不支持动画效果的。

　　以下是具有动画效果的keyPath：

                         
//CATransform3D Key Paths : (example)transform.rotation.z
     
//rotation.x
     
//rotation.y
     
//rotation.z
     
//rotation 旋轉
     
//scale.x
     
//scale.y
     
//scale.z
     
//scale 缩放
     
//translation.x
     
//translation.y
     
//translation.z
     
//translation 平移
     
//CGPoint Key Paths : (example)position.x
     
//x
     
//y
     
//CGRect Key Paths : (example)bounds.size.width
     
//origin.x
     
//origin.y
     
//origin
     
//size.width
     
//size.height
     
//size
     
//opacity
     
//backgroundColor
     
//cornerRadius 
     
//borderWidth
     
//contents 
     
//Shadow Key Path:
     
//shadowColor 
     
//shadowOffset 
     
//shadowOpacity 
     
//shadowRadius

　　duration：动画的持续时间

　　repeatCount：动画的重复次数

　　timingFunction：动画的时间节奏控制

                         
timingFunctionName的enum值如下：
     
kCAMediaTimingFunctionLinear 匀速
     
kCAMediaTimingFunctionEaseIn 慢进
     
kCAMediaTimingFunctionEaseOut 慢出
     
kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut 慢进慢出
     
kCAMediaTimingFunctionDefault 默认值（慢进慢出）

　　fillMode：视图在非Active时的行为

　　removedOnCompletion：动画执行完毕后是否从图层上移除，默认为YES（视图会恢复到动画前的状态），可设置为NO（图层保持动画执行后的状态，前提是fillMode设置为kCAFillModeForwards）

　　beginTime：动画延迟执行时间（通过CACurrentMediaTime() + your time 设置）

　　delegate：代理

                         
代理方法如下：
     
- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;  
//动画开始
     
- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag; 
//动画结束

CABasicAnimation

　　CABasicAnimation可以设定keyPath的起点，终点的值，动画会沿着设定点进行移动，CABasicAnimation可以看成是只有两个关键点的特殊的CAKeyFrameAnimation。

下面以改变视图的position为例演示其使用：

                         
- (void)position { 
    
CABasicAnimation * ani = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@
"position"
];
    
ani.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:self.centerShow.center];
    
ani.removedOnCompletion = NO;
    
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
    
ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
    
[self.cartCenter.layer addAnimation:ani forKey:@
"PostionAni"
];
}

　　动画效果：

　　下面是部分keyPath对应的动画效果（图片名为其对应的keyPath）：

positionX.gif

positionY.gif

rotation.gif

rotationX.gif

rotationY.gif

rotationZ.gif

scale.gif

translation.gif

transform的组合效果.gif

bounds.gif

size.gif

sizeW.gif

sizeH.gif

opacity.gif

backgroundColor.gif

cornerRadius.gif

borderWidth.gif

contents.gif

shadowColor.gif

shadowOffset.gif

shadowOpacity.gif

shadowRadius.gif

CAKeyframeAnimation

　　可以设定keyPath起点、中间关键点（不止一个）、终点的值，每一帧所对应的时间，动画会沿着设定点进行移动。

　　CAKeyframeAnimation的重要属性：

　　values：关键帧数组对象，里面每一个元素即为一个关键帧，动画会在对应的时间段内，依次执行数组中每一个关键帧的动画。

　　path：动画路径对象，可以指定一个路径，在执行动画时路径会沿着路径移动，Path在动画中只会影响视图的Position。

　　keyTimes：设置关键帧对应的时间点，范围：0-1。如果没有设置该属性，则每一帧的时间平分。

　　下面以让视图绕圈为例演示其使用：

　　1、设置values使其沿正方形运动

                         
- (void)valueKeyframeAni { 
    
CAKeyframeAnimation * ani = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@
"position"
];
    
ani.duration = 4.0;
    
ani.removedOnCompletion = NO;
    
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
    
ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
    
NSValue * value1 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 200)];
    
NSValue *value2=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(250, 200)];
    
NSValue *value3=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(250, 300)];
    
NSValue *value4=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 300)];
    
NSValue *value5=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 200)];
    
ani.values = @[value1, value2, value3, value4, value5];
    
[self.centerShow.layer addAnimation:ani forKey:@
"PostionKeyframeValueAni"
];
}

　　动画效果：

valueKeyframeAni.gif

　　2、设置path使其绕圆圈运动

                         
- (void)pathKeyframeAni { 
    
CAKeyframeAnimation * ani = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@
"position"
];
    
CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
    
CGPathAddEllipseInRect(path, NULL, CGRectMake(130, 200, 100, 100));
    
ani.path = path;
    
CGPathRelease(path);
    
ani.duration = 4.0;
    
ani.removedOnCompletion = NO;
    
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
    
[self.centerShow.layer addAnimation:ani forKey:@
"PostionKeyframePathAni"
];
}

　　动画效果：

pathKeyframeAni.gif

CATransition

　　转场动画，比UIVIew转场动画具有更多的动画效果，比如Nav的默认Push视图的效果就是通过CATransition的kCATransitionPush类型来实现。

　　CAKeyframeAnimation的重要属性：

　　type：过渡动画的类型

                         
type的enum值如下：
    
kCATransitionFade 渐变
    
kCATransitionMoveIn 覆盖
    
kCATransitionPush 推出
    
kCATransitionReveal 揭开

　　还有一些私有动画类型，效果很炫酷，不过不推荐使用。

　　私有动画类型的值有："cube"、"suckEffect"、"oglFlip"、 "rippleEffect"、"pageCurl"、"pageUnCurl"等等。

　　subtype：过渡动画的方向

                         
subtype的enum值如下：
    
kCATransitionFromRight 从右边
    
kCATransitionFromLeft 从左边
    
kCATransitionFromTop 从顶部
    
kCATransitionFromBottom 从底部

　　以渐变效果为例

                         
- (void)transitionAni { 
    
CATransition * ani = [CATransition animation];
    
ani.type = kCATransitionFade;
    
ani.subtype = kCATransitionFromLeft;
    
ani.duration = 1.5;
    
self.centerShow.image = [UIImage imageNamed:@
"Raffle"
];
    
[self.centerShow.layer addAnimation:ani forKey:@
"transitionAni"
];
}

　　动画效果：

kCATransitionFade.gif

以下是另外三种转场类型的动画效果（图片名称对应其type类型）：

kCATransitionMoveIn.gif

kCATransitionPush.gif

kCATransitionReveal.gif

以下是部分私有转场类型的动画效果（图片名称对应其type类型）：

transitionAni - rippleEffect.gif

transitionAni - cube.gif

transitionAni - pageCurl.gif

transitionAni - suckEffect.gif

CASpringAnimation

　　CASpringAnimation是iOS9新加入动画类型，是CABasicAnimation的子类，用于实现弹簧动画。

　　CASpringAnimation的重要属性：

　　mass：质量（影响弹簧的惯性，质量越大，弹簧惯性越大，运动的幅度越大）

　　stiffness：弹性系数（弹性系数越大，弹簧的运动越快）

　　damping：阻尼系数（阻尼系数越大，弹簧的停止越快）

　　initialVelocity：初始速率（弹簧动画的初始速度大小，弹簧运动的初始方向与初始速率的正负一致，若初始速率为0，表示忽略该属性）

　　settlingDuration：结算时间（根据动画参数估算弹簧开始运动到停止的时间，动画设置的时间最好根据此时间来设置）

　　CASpringAnimation和UIView的SpringAnimation对比：

　　1.CASpringAnimation 可以设置更多影响弹簧动画效果的属性，可以实现更复杂的弹簧动画效果，且可以和其他动画组合。

　　2.UIView的SpringAnimation实际上就是通过CASpringAnimation来实现。

　　以实现视图的bounds变化的弹簧动画效果为例：

                         
- (void)springAni { 
    
CASpringAnimation * ani = [CASpringAnimation animationWithKeyPath:@
"bounds"
];
    
ani.mass = 10.0; 
//质量，影响图层运动时的弹簧惯性，质量越大，弹簧拉伸和压缩的幅度越大
    
ani.stiffness = 5000; 
//刚度系数(劲度系数/弹性系数)，刚度系数越大，形变产生的力就越大，运动越快
    
ani.damping = 100.0;
//阻尼系数，阻止弹簧伸缩的系数，阻尼系数越大，停止越快
    
ani.initialVelocity = 5.f;
//初始速率，动画视图的初始速度大小;速率为正数时，速度方向与运动方向一致，速率为负数时，速度方向与运动方向相反
    
ani.duration = ani.settlingDuration;
    
ani.toValue = [NSValue valueWithCGRect:self.centerShow.bounds];
    
ani.removedOnCompletion = NO;
    
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
    
ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
    
[self.cartCenter.layer addAnimation:ani forKey:@
"boundsAni"
];
}
        
      

　　动画效果：

springAni.gif

CAAnimationGroup

　　使用Group可以将多个动画合并一起加入到层中，Group中所有动画并发执行，可以方便地实现需要多种类型动画的场景。

　　以实现视图的position、bounds和opacity改变的组合动画为例

                         
- (void)groupAni { 
    
CABasicAnimation * posAni = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@
"position"
];
    
posAni.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:self.centerShow.center];
    
CABasicAnimation * opcAni = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@
"opacity"
];
    
opcAni.toValue = [NSNumber numberWithFloat:1.0];
    
opcAni.toValue = [NSNumber numberWithFloat:0.7];
    
CABasicAnimation * bodAni = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@
"bounds"
];
    
bodAni.toValue = [NSValue valueWithCGRect:self.centerShow.bounds];
    
CAAnimationGroup * groupAni = [CAAnimationGroup animation];
    
groupAni.animations = @[posAni, opcAni, bodAni];
    
groupAni.duration = 1.0;
    
groupAni.fillMode = kCAFillModeForwards;
    
groupAni.removedOnCompletion = NO;
    
groupAni.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
    
[self.cartCenter.layer addAnimation:groupAni forKey:@
"groupAni"
];
}

　　动画效果：

groupAni.gif

CATransaction

　　最后讲一下事务，在核心动画里面存在事务（CATransaction）这样一个概念，它负责协调多个动画原子更新显示操作。

　　简单来说事务是核心动画里面的一个基本的单元，动画的产生必然伴随着layer的Animatable属性的变化，而layer属性的变化必须属于某一个事务。

　　因此，核心动画依赖事务。

　　事务的作用：保证一个或多个layer的一个或多个属性变化同时进行

　　事务分为隐式和显式：

　　1.隐式：没有明显调用事务的方法，由系统自动生成事务。比如直接设置一个layer的position属性，则会在当前线程自动生成一个事务，并在下一个runLoop中自动commit事务。

　　2.显式：明显调用事务的方法（[CATransaction begin]和[CATransaction commit]）。

　　CA事务的可设置属性（会覆盖隐式动画的设置）：

                         
animationDuration：动画时间
    
animationTimingFunction：动画时间曲线
    
disableActions：是否关闭动画
    
completionBlock：动画执行完毕的回调

　　事务支持嵌套使用：当最外层的事务commit后动画才会开始。

　　使用实例：

                         
[CATransaction begin];
    
[CATransaction setAnimationDuration:2.0];
    
[CATransaction setAnimationTimingFunction:[CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut]];
//    [CATransaction setDisableActions:YES]; //设置为YES就关闭动画
    
self.subLayer.bounds = self.centerShow.layer.bounds;
    
[CATransaction commit];