核心动画

CALayer

简介

• UIView之所以能显示在屏幕上，完全是因为它内部的一个图层
• 在创建UIView对象时，UIView内部会自动创建一个图层（即CALayer对象），通过UIView的layer属性可以访问这个层
  @property(nonatomic,readonly,strong) CALayer *layer;
• 当UIView需要显示到屏幕上时，会调用drawRectangle：方法进行绘图，并且会将所有内容绘制在自己的图层上，绘图完毕后，系统会将图层拷贝到屏幕上，于是就完成了UIView的显示
• 换句话说，UIView本身不具备显示的功能，是它内部的层才有显示功能

基本使用

• 通过操作CALayer对象，可以很方便地调整UIView的一些外观属性，比如
  
  • 阴影

//设置阴影
//opacity：不透明度
_imageview.layer.shadowOpacity = 1;
_imageview.layer.shadowOffset = CGSizeMake(10, 10);
//注意：图层的颜色都是核心绘图框架，通常CGColor
_imageview.layer.shadowColor = [UIColor redColor].CGColor;
_imageview.layer.shadowRadius = 10;

• 圆角大小

//cornerRadiu设置控件的主层边框
_imageview.layer.cornerRadius = 50;

• 边框宽度和颜色

_imageview.layer.borderColor = [UIColor purpleColor].CGColor;
_imageview.layer.borderWidth = 2;

• ……..
  
  • 裁剪

_imageview.layer.cornerRadius = 200;
//如果是yes，表示需要裁剪。裁剪的是主层。超出主层边框的内容会被全部裁剪掉。缺点：边缘可能会有锯齿
_imageview.layer.masksToBounds = YES; 

• 旋转、缩放

 _imageview.layer.transform = CATransform3DMakeScale(0.5, 0.5, 0.5);
 _imageview.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI, 1, 1, 0);
 //快速进行图层缩放，KVC
 [_imageview.layer setValue:@0.5 forKeyPath:@"transform.scale"];    

• 新建图层

 CALayer *layer = [CALayer layer];
 layer.frame = CGRectMake(50, 100, 200, 200);
 layer.contents = (id)[UIImage imageNamed:@"阿狸头像.png"].CGImage;
 [self.view.layer addSublayer:layer];      

• 还可以给图层添加动画，来实现一些比较炫酷的效果

关于CALayer的疑惑

• 首先
  
  • CALayer是定义在QuatrzCore框架中的
  • CGImageRef、CGColorRef两种数据类型是定义在CoreGraphics框架中的
  • UIColor、UIImage是定义在UIKit框架中的
• 其次
  
  • QuartzCore框架和CoreGraphics框架是可以跨平台使用的，在iOS和Mac OS X上都能使用
  • 但是UIKit只能在iOS中使用
  • 为了保证可移植性，QuartzCore不能使用UIImage、UIColor，只能用CGImageRef 、CGColorRef

UIView和CALayer的选择

• 通过CALayer，就能做出跟UIImageView一样的界面效果
• 既然CALayer和UIView都能实现相同的显示效果，那究竟该选择谁好呢
  
  • 其实，对比CALayer，UIView多了一个事件处理的功能。也就是说，CALayer不能处理用户的触摸事件，而UIView可以。因为UIView 继承自UIResponsed,CALayerc继承自NSObject
  • 所以，如果显示出来的东西需要跟用户进行交互的话，用UIView，如果不需要跟用户进行交互，用UIView或者CALayer都可以
  • 当然，CALayer的性能会高一些，因为它少了事件处理的功能，更加轻量级

position和anchorPoint

• CALayer有2个非常重要的属性：position和anchorPoint
  
  • @property CGPoint position;
    
    • 用来设置CALayer在父层中的位置
    • 以父层的左上角为原点（0，0）
  • @property CGPoint anchorPoint;
    
    • 称为“定位点”、“锚点”
    • 决定着CALayer身上的哪个点会在position属性所指的位置
    • 以自己的左上角为远点（0，0）
    • 它的x、y取值范围都是0~1，默认值为（0.5,0.5)

隐式动画

• 每一个UIView内部都默认关联着一个CALayer，我们可用称这个Layer为RootLoayer（根层）
• 所有的非Root Layer，也就是手动创建的CALayer对象，都存在着隐式动画
• 什么是隐式动画
  
  • 当对非Root Layer的部分属性进行修改时，默认会自动产生一些动画效果
  • 而这些属性称为Animatable Properties（可动画属性）
  • 角度转弧度：角度/180.0 * M_PI
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Core Animation

简介

• Core Animation，中文翻译为核心动画，它是一组非常强大的动画处理API，使用它能做出非常炫丽的动画效果，而且往往是事半功倍。也就是说，使用少量的代码就可以实现非常强大的功能。
• Core Animation可以用在Mac OS X和iOS平台
• Core Animation可以的动画执行过程都是在后台操作的，不会阻塞主线程
• 要注意的是，Core Animation可以是直接作用在CALayer上的，并非UIView
• 乔帮主在2007年的WWDC大会上亲自演示Core Animation—http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ2MTcwNDQ0.html

继承结构

• 注意：图中的黑色虚线代表“继承”某个类，红色虚线代表“遵守”某个协议
  

CAAnimation

简介

• 是所有动画对象的父类，负责控制动画的持续时间和速度，是个抽象类，不能直接使用，应该使用它具体的子类
• 属性说明：(红色代表来自CAMediaTiming协议的属性)
  
  • duration：动画的持续时间
    
    • repeatCount：重复次数，无限循环可以设置HUGE_VALF或者MAXFLOAT
    • repeatDuration：重复时间
    • removedOnCompletion：默认为YES，代表动画执行完毕后就从图层上移除，图形会恢复到动画执行前的状态。如果想让图层保持显示动画执行后的状态，那就设置为NO，不过还要设置fillMode为kCAFillModeForwards
    • fillMode：决定当前对象在非active时间段的行为。比如动画开始之前或者动画结束之后
    • beginTime：可以用来设置动画延迟执行时间，若想延迟2s，就设置为CACurrentMediaTime()+2，CACurrentMediaTime()为图层的当前时间
    • timingFunction：速度控制函数，控制动画运行的节奏
    • delegate：动画代理

动画填充模式

• fillMode属性值（要想fillMode有效，最好设置removedOnCompletion = NO）
• kCAFillModeRemoved 这个是默认值，也就是说当动画开始前和动画结束后，动画对layer都没有影响，动画结束后，layer会恢复到之前的状态
• kCAFillModeForwards 当动画结束后，layer会一直保持着动画最后的状态
• kCAFillModeBackwards 在动画开始前，只需要将动画加入了一个layer，layer便立即进入动画的初始状态并等待动画开始。
• kCAFillModeBoth 这个其实就是上面两个的合成.动画加入后开始之前，layer便处于动画初始状态，动画结束后layer保持动画最后的状态

速度控制函数

速度控制函数(CAMediaTimingFunction)
- kCAMediaTimingFunctionLinear（线性）：匀速，给你一个相- 对静态的感觉
- kCAMediaTimingFunctionEaseIn（渐进）：动画缓慢进入，然后加速离开
- kCAMediaTimingFunctionEaseOut（渐出）：动画全速进入，然后减速的到达目的地
- kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut（渐进渐出）：动画缓慢的进入，中间加速，然后减速的到达目的地。这个是默认的动画行为。

CALayer上动画的暂停和恢复

#pragma mark 暂停CALayer的动画
-(void)pauseLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];

    // 让CALayer的时间停止走动
      layer.speed = 0.0;
    // 让CALayer的时间停留在pausedTime这个时刻
    layer.timeOffset = pausedTime;
}
#pragma mark 恢复CALayer的动画
-(void)resumeLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = layer.timeOffset;
    // 1. 让CALayer的时间继续行走
      layer.speed = 1.0;
    // 2. 取消上次记录的停留时刻
      layer.timeOffset = 0.0;
    // 3. 取消上次设置的时间
      layer.beginTime = 0.0;    
    // 4. 计算暂停的时间(这里也可以用CACurrentMediaTime()-pausedTime)
    CFTimeInterval timeSincePause = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil] - pausedTime;
    // 5. 设置相对于父坐标系的开始时间(往后退timeSincePause)
      layer.beginTime = timeSincePause;
}

CAPropertyAnimation

• 是CAAnimation的子类，也是个抽象类，要想创建动画对象，应该使用它的两个子类：

  • CABasicAnimation
  • CAKeyframeAnimation

• 属性说明：

  • keyPath：通过指定CALayer的一个属性名称为keyPath（NSString类型），并且对CALayer的这个属性的值进行修改，达到相应的动画效果。比如，指定@“position”为keyPath，就修改CALayer的position属性的值，以达到平移的动画效果

CABasicAnimation

• 基本动画，是CAPropertyAnimation的子类
• 属性说明:
  
  • fromValue：keyPath相应属性的初始值
  • toValue：keyPath相应属性的结束值
• 动画过程说明：
  
  • 随着动画的进行，在长度为duration的持续时间内，keyPath相应属性的值从fromValue渐渐地变为toValue
  • keyPath内容是CALayer的可动画Animatable属性
  • 如果fillMode=kCAFillModeForwards同时removedOnComletion=NO，那么在动画执行完毕后，图层会保持显示动画执行后的状态。但在实质上，图层的属性值还是动画执行前的初始值，并没有真正被改变。

    //创建动画
    CABasicAnimation *anim = [CABasicAnimation animation];
    //    //描述下修改哪个属性产生动画。只能是layer的属性
    //    anim.keyPath = @"position";
    //    //设置值
    //    anim.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(250, 250)];
    //缩放
    anim.keyPath = @"transform.scale";
    //设置值
    anim.toValue = @0.5;
    //设置动画执行次数.MAXFLOAT表示无限次执行
    anim.repeatCount = MAXFLOAT;
    //设置动画完成的时候不要移除动画
    anim.removedOnCompletion = NO;
    //设置动画执行完成要保持最新的效果
    anim.fillMode = kCAFillModeForwards;
    [_imageview.layer addAnimation:anim forKey:nil];

CAKeyframeAnimation 帧动画

• 关键帧动画，也是CAPropertyAnimation的子类，与CABasicAnimation的区别是：
  
  • CABasicAnimation只能从一个数值（fromValue）变到另一个数值（toValue），而CAKeyframeAnimation会使用一个NSArray保存这些数值

• 属性说明：

  • values：上述的NSArray对象。里面的元素称为“关键帧”(keyframe)。动画对象会在指定的时间（duration）内，依次显示values数组中的每一个关键帧
  • path：可以设置一个CGPathRef、CGMutablePathRef，让图层按照路径轨迹移动。path只对CALayer的anchorPoint和position起作用。如果设置了path，那么values将被忽略
  • keyTimes：可以为对应的关键帧指定对应的时间点，其取值范围为0到1.0，keyTimes中的每一个时间值都对应values中的每一帧。如果没有设置keyTimes，各个关键帧的时间是平分的

• CABasicAnimation可看做是只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation

#define angle2Radion(angle) (angle / 180.0 * M_PI)
    CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
    anim.keyPath = @"transform.rotation";
    anim.values = @[@(angle2Radion(-5)),@(angle2Radion(5)),@(angle2Radion(-5))];
    anim.duration = 1.0;
    anim.repeatCount = MAXFLOAT;
    [_imageview.layer addAnimation:anim forKey:nil];

• 默认锚点为中心点，可以设置
  _imageview.layer.anchorPoint = CGPointZero;
• 添加路径
  anim.keyPath = @"position";
anim.path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(30, 30, 100, 100)].CGPath;

画板

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    //touch
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    NSLog(@"touch---%@",touches);
    //获取手指的触点
    CGPoint curP = [touch locationInView:self];
    //创建路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
    _path = path;
    //设置起点
    [path moveToPoint:curP];
}

-(void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    //获取手指的触点
    CGPoint curP = [touch locationInView:self];
    [_path addLineToPoint:curP];
    [self setNeedsDisplay];
}

-(void)drawRect:(CGRect)rect{
    [_path stroke];
}

• 让图片沿着所画的路径移动

-(void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
    anim.keyPath = @"position";
    anim.path = _path.CGPath;
    anim.duration = 1;
    anim.repeatCount = MAXFLOAT;
    [[[self.subviews firstObject] layer] addAnimation:anim forKey:nil];
}

转场动画

• CATransition是CAAnimation的子类，用于做转场动画，能够为层提供移出屏幕和移入屏幕的动画效果。iOS比Mac OS X的转场动画效果少一点
• UINavigationController就是通过CATransition实现了将控制器的视图推入屏幕的动画效果
• 动画属性:
  
  • type：动画过渡类型
  • subtype：动画过渡方向
  • startProgress：动画起点(在整体动画的百分比)
  • endProgress：动画终点(在整体动画的百分比)
• 代码

static int i = 2;
-(void)trans{
    //转场代码
    if (i == 4) {
        i = 1;
    }
    //加载图片名称
    NSString *imageN = [NSString stringWithFormat:@"%d",i];
    _imageview.image = [UIImage imageNamed:imageN];
    i++;
    //转场动画
    CATransition *anim = [CATransition animation];
    anim.type = @"suckEffect"; //suckEffect是往父控件左上角抽的
    [_imageview.layer addAnimation:anim forKey:nil];
}

• 转场动画过渡效果
  

使用UIView动画函数实现转场动画

• 单视图

+ (void)transitionWithView:(UIView *)view duration:(NSTimeInterval)duration options:(UIViewAnimationOptions)options animations:(void (^)(void))animations completion:(void (^)(BOOL finished))completion;

参数说明：
duration：动画的持续时间
view：需要进行转场动画的视图
options：转场动画的类型
animations：将改变视图属性的代码放在这个block中
completion：动画结束后，会自动调用这个block

• 双视图

+ (void)transitionFromView:(UIView *)fromView toView:(UIView *)toView duration:(NSTimeInterval)duration options:(UIViewAnimationOptions)options completion:(void (^)(BOOL finished))completion;

参数说明：
duration：动画的持续时间
options：转场动画的类型
animations：将改变视图属性的代码放在这个block中
completion：动画结束后，会自动调用这个block

动画组

• 动画组，是CAAnimation的子类，可以保存一组动画对象，将CAAnimationGroup对象加入层后，组中所有动画对象可以同时并发运行
• 属性说明：
  
  • animations：用来保存一组动画对象的NSArray
  • 默认情况下，一组动画对象是同时运行的，也可以通过设置动画对象的beginTime属性来更改动画的开始时间
• 代码

    CAAnimationGroup *group = [CAAnimationGroup animation];

    CABasicAnimation *scale = [CABasicAnimation animation];
    scale.keyPath = @"transform.scale";
    scale.toValue = @0.5;

    CABasicAnimation *rotation = [CABasicAnimation animation];
    rotation.keyPath = @"transform.rotation";
    rotation.toValue = @(M_PI_4);

    CABasicAnimation *position = [CABasicAnimation animation];
    position.keyPath = @"position";
    position.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(arc4random_uniform(200), arc4random_uniform(200))];

    group.animations = @[scale,rotation,position];

    [_imageview.layer addAnimation:group forKey:nil];

UIView和核心动画区别

• 核心动画一切都是假象，并不会真实的改变图层的属性值；UIView动画必须通过修改属性的真实值，才有动画效果。如果以后做动画的时候，不需要与用户交互，通常用核心动画（转场）。

    CABasicAnimation *anim = [CABasicAnimation animation];
    anim.keyPath = @"position";
    anim.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 400)];
    //注意取消反弹必须放在图层添加动画之前
    anim.removedOnCompletion = NO;
    anim.fillMode = kCAFillModeForwards;
    anim.delegate = self;
    [_imageview.layer addAnimation:anim forKey:nil];

在动画完成的代理中打印_imageview.layer.position，打印结果为{165, 114.5}，说明_imageview.layer.position并没有发生改变

    [UIView animateWithDuration:0.5 animations:^{
        _imageview.layer.position = CGPointMake(150, 400);
    } completion:^(BOOL finished) {
        NSLog(@"%@",NSStringFromCGPoint(_imageview.layer.position));
    }];

打印结果为{150, 400}

其他

CADisplayLink

• CADisplayLink是一种以屏幕刷新频率触发的时钟机制，每秒钟执行大约60次左右
• CADisplayLink是一个计时器，可以使绘图代码与视图的刷新频率保持同步，而NSTimer无法确保计时器实际被触发的准确时间
• 使用方法：
  
  • 定义CADisplayLink并制定触发调用方法
  • 将显示链接添加到主运行循环队列