Core Animation动画技术

一.视图动画

        如下方法是视图控制器呈现模态视图方法，其中的animated:参数是设定动画效果的：

- (void)presentViewController:(UIViewController *)viewControllerToPresent animated:(BOOL)flag completion:(void (^)(void))completion

        视图有一系列支持动画的属性，包括frame、bounds、center、alpha和transform等。此外，还有一些属性如下：动画延迟事件、动画曲线（淡入/淡出、线性等）、动画过度、重复次数和自动反转等属性。

       1. 动画块：

        在iOS4.0之前我们是通过UIView下面方法设置动画块的：        

[UIView beginAnimations:@"animations" context:nil];//......[UIVIew commitAnimations];

        在iOS4.0之后又推出了采用代码块（Block）的方法，这些UIView方法如下：

+animateWithDuration:animations:

+animateWithDuration:animations:completion:

+animateWithDuration:delay:options:animations:completion:

        这些方法都是UIView的类方法，需要实例化就可以直接调用其中animateWithDuration后面的参数是动画持续的时间，animations:后面是一个代码块，用来设置动画的属性。completion:也上一个代码块，是在动画结束时候调用执行的。delay:后面是动画延迟执行的时间，如果为0则动画马上执行。1

        动画代码示例：

- (IBAction)click:(id)sender{[UIView beginAnimations@"animations" context:nil];//动画开始[UIView setAnimationsDuration:1.5];//设置动画持续时间CGRect frame = self.ball.frame;frame.origin.y += 100 * flag;flag *= -1;//取反self.ball.frame = frame;[UView commitAnimations];//动画结束}

      上述代码也可以写成如下形式：

- (IBAction)click:(id)sender{[UIView animateWithDuration:1.5 animations:^{CGRect frame = self.ball.frame; frame.origin.y += 100 * flag; flag *= -1; self.ball.frame = frame;}];}

        2.动画生命周期事件：

        通过下面方法设置动画开始后的回调方法：

+ (void)setAnimationWillStartSelector:(SEL)selector

        下面方法是设置动画结束后的回调方法：

+ (void)setAnimationDidStopSelector:(SEL)selector

        而在iOS4.0之后，如果采用下面方法实现动画功能时，可以completion:实现动画结束的处理。但这些方法并没有动画开始的代码块。

+animateWithDuration:animations:completion:

+animateWithDuration:delay:options:animations:completion:

        动画代码示例：

- (IBAction)click:(id)sender{[UIView beginAnimations@"animations" context:nil];//动画开始[UIView setAnimationsDuration:1.5];//设置动画持续时间[UIView setAnimationDelegate:self];//设定动画委托对象为当前视图控制器[UIVIew setAnimationDidStopSelector:@selector(viewAnimationDone)];//是在动画结束时调用我们自定义的viewAnimationDone方法CGRect frame = self.ball.frame;frame.origin.y += 100 * flag;flag *= -1;//取反self.ball.frame = frame;[UView commitAnimations];//动画结束}

        如果想在动画开始时调用我们自定义的viewAnimationDone方法就这样写：

[UIView setAnimationWillStartSelector:@selector(viewAnimationDone)];

        3.过度动画：

        UIView的setAnimationCurve方法是设置动画曲线，动画曲线是设置动画过渡执行速度的变化情况，其中的参数是在UIViewAnimationCurve枚举中定义的常量，相关的常量还有：

typedef enum {   UIViewAnimationCurveEaseInOut,//缓入缓出，即开始和结束时减速   UIViewAnimationCurveEaseIn,//缓入，开始时减速   UIViewAnimationCurveEaseOut,//缓出，结束时减速   UIViewAnimationCurveLinear//线性，即匀速运动} UIViewAnimationCurve;

        UIView的setAnimationRepeatAutoreverses方法设置不重复动画。

        + (void)setAnimationTransition:forView:cache:方法第一个参数定义动画过渡类型，第二个参数是当前视图对象，第三个参数是是否使用缓存区。动画过渡类型相关的常量有：

typedef enum {   UIViewAnimationTransitionNone,//不设置任何过渡动画   UIViewAnimationTransitionFlipFromLeft,//设置从左往右翻转   UIViewAnimationTransitionFlipFromRight,//设置从右往左翻转   UIViewAnimationTransitionCurlUp,//设置向上翻页   UIViewAnimationTransitionCurlDown,//设置向下翻页} UIViewAnimationTransition;

        在iOS4.0之后，专门为动画过渡添加了两个方法：

+ transitionWithView:duration:options:animations:completion:，在指定的视图容器内创建动画过渡

+ transitionFromView:toView:duration:options:completion:，在指定的两个视图之间创建动画过渡

        在上面的两个方法中options参数是设置动画如何执行的常量UIViewAnimationOptions中有很多常量：

enum {   UIViewAnimationOptionLayoutSubviews            = 1 <<  0,   UIViewAnimationOptionAllowUserInteraction      = 1 <<  1,   UIViewAnimationOptionBeginFromCurrentState     = 1 <<  2,   UIViewAnimationOptionRepeat                    = 1 <<  3,   UIViewAnimationOptionAutoreverse               = 1 <<  4,   UIViewAnimationOptionOverrideInheritedDuration = 1 <<  5,   UIViewAnimationOptionOverrideInheritedCurve    = 1 <<  6,   UIViewAnimationOptionAllowAnimatedContent      = 1 <<  7,   UIViewAnimationOptionShowHideTransitionViews   = 1 <<  8,   UIViewAnimationOptionOverrideInheritedOptions  = 1 <<  9,      UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut            = 0 << 16,   UIViewAnimationOptionCurveEaseIn               = 1 << 16,   UIViewAnimationOptionCurveEaseOut              = 2 << 16,   UIViewAnimationOptionCurveLinear               = 3 << 16,      UIViewAnimationOptionTransitionNone            = 0 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromLeft    = 1 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromRight   = 2 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionCurlUp          = 3 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionCurlDown        = 4 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve   = 5 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromTop     = 6 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromBottom  = 7 << 20,};typedef NSUInteger UIViewAnimationOptions;

        其中关于动画曲线的常量有：

UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut            = 0 << 16,   UIViewAnimationOptionCurveEaseIn               = 1 << 16,   UIViewAnimationOptionCurveEaseOut              = 2 << 16,   UIViewAnimationOptionCurveLinear               = 3 << 16,

        有关动画过渡的常量有：

UIViewAnimationOptionTransitionNone            = 0 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromLeft    = 1 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromRight   = 2 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionCurlUp          = 3 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionCurlDown        = 4 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve   = 5 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromTop     = 6 << 20,   UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromBottom  = 7 << 20,

二.iOS 7 自定义视图过渡动画

        试图过渡即视图之间的跳转有两种情况：树形结构导航 和 模态导航，树形结构导航是通过UINavigationController控制视图堆栈实现视图过渡，模态导航是通过UIViewController控制视图实现的。

        树形结构导航自定义过渡动画涉及实现两个协议：UIViewControllerAnimatedTransitioning和UINavigationControllerDelegate。我们需要自己定义动画对象，这个对象要求实现UIViewControllerAnimatedTransitioning协议，UIViewControllerAnimatedTransitioning主要定义了两个方法：

- (void)animateTransition:(id<UIViewControllerContextTransitioning>)transitionContext//执行自定义动画

- (NSTimeInterval)transitionDuration:(id<UIViewControllerContextTransitioning>)transitionContext//设置动画执行时间

        模态导航自定义过渡动画需要在视图控制器中实现UIViewControllerTransitioningDelegate协议，该协议定义的方法：

- animationControllerForPresentedController:presentingController:sourceController:，在呈现视图时候调用
- animationControllerForDismissedController:，在关闭视图时候调用

三. UIKit力学

        UIDynamicAnimator是用来存放要使用的力学行为（UIDynamicBehavior），这里力学行为有6个子类：UIAttachmentBehavior、UICollisionBehavior、UIGravityBehavior、UIPushBehavior、UISnapBehavior和UIDynamicItemBehavior。对于每一个力学行为都有多个力学项目（UIDynamicItem）。而UIDynamicAnimator的ReferenceView属性指向了所要呈现的视图。

        提示：一个UIDynamicAnimator可以包含多个力学行为，通过addBehavior:方法添加力学行为。一个力学行为可以包含多个力学项目，通过addItem:方法添加。还有UIDynamicAnimator与ReferenceView之间是1:1的关系，即一个UIDynamicAnimator只有一个ReferenceView与之对应。

        UIKit力学行为包含了：重力（UIGravityBehavior）、碰撞（UICollisionBehavior）、吸附（UIAttachmentBehavior）、推（UIPushBehavior）、甩（UISnapBehavior）和行为限制（UIDynamicItemBehavior）。除了行为限制（UIDynamicItemBehavior）外，其中的5种力学行为使用起来都大同小异。

        

        1.重力行为UIGravityBehavior

        重力行为默认向下，相关示例代码如下：

UIDynamicAnimator *animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];//创建UIDynamicAnimator对象，其中self.view是ReferenceViewUIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] init];//创建UIGravityBehavior对象[animator addBehavior:gravity];//将行为力学gravity添加到UIDynamicAnimator对象中[gravity addItem:myView];//将myView添加到力学行为gravity中去，其中myView是要模拟重力行为运动的视图对象

        上面的代码也可以采用如下写法：

UIDynamicAnimator *animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];UIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] initWithItems:@[myView]];//参数是一个数组[animator addBehavior:gravity];

        

        2.碰撞行为UICollisionBehavior

        我们可以检测运动物体（视图对象）与ReferenceView，也可以检测与其他物体（视图对象）是否有碰撞发生。

        检测是否与ReferenceView边界发生碰撞的方法如下：

[collision setTranslatesReferenceBoundsIntoBoundary:YES];

        检测是否与其他的物体（视图对象）边界发生碰撞的方法如下：

CGPoint p1 = barrier.frame.origin;

CGPoint p2 = CGPointMake(p1.x + barrier.frame.size.width, p1.y);

[collision addBoundaryWithIdentifier:@"barrier" fromPoint:p1 toPoint:p2];

        barrier对象是其他的视图对象，我们主要是addBoundaryWithIdentifier:fromPoint:toPoint:方法实现检测的，其中需要定义一个标识@"barrier"，还有其实点fromPoint和结束点toPoint，这是定义了一条直线，有物体从上面落下，我们只需要关心碰撞物体的x轴投影就可以了，与碰撞物体厚度无关。

        3.吸附行为UIAttachmentBehavior

       UIAttachmentBehavior的length属性就是标识两个物体之间的距离，单位是“点”。

UIAttachmentBehavior *attachment = [[UIAttachmentBehavior alloc] initWithItem:AView attachedToItem:BView];//AView和BView是彼此吸附的视图对象

        4.推行为UIPushBehavior

        推行为可以视图对象朝某个方向运动，这个推力有瞬间（UIPushBehaviorModeInstantaneous）和持续（UIPushBehaviorModeContinuous）两种方式。

UIPushBehavior *push = [[itemBehaviour alloc] initWithItems:@[myView] mode:UIPushBehaviorModeInstantaneous];

        设置推行行为需要考虑方向和大小，这是因为力是矢量。设置代码如下：

CGVector pushDirection = {0.5, -0.5};//矢量pushDirection 是结构体CGVector类型，其中第一个参数0.5代表x轴正方向，第二个参数-0.5代表y轴负方向，注意y轴正方向是向下的，因此y轴负方向是向上。所有{0.5, -0.5}表示推力的方向是指向右上角方向（与x轴夹角是45°）。

[push setPushDirection:pushDirection];

[push setMagnitude:5.0f];//设置力度，默认是1.0f。

        如果你觉得上面的代码有点繁琐，可以使用setAngel:magnitude:方向替换。

[push setAngel:-M_PI/4 magnitude:5.0f];//setAngel是设置力的方向角度，-M_PI/4表示与x轴夹角，负数代表向上。magnitude是设置力度的大小。

        5.甩行为UISnapBehavior

        甩行为能够是物体朝着某个目标点甩出（或抛出），并且有瞬间加速度，由慢及快，再由快及慢，最后停止在目标点。

CGPoint p = [[self view] center];

UISnapBehavior *snap = [[UISnapBehavior alloc] initWithItem:myView snapToPoint:p];//p为目标点

        6.行为限制UIDynamicItemBehavior

        它是用了设置力学行为的参数的，这些参数包括了一些物理属性。这些属性如下：

        density密度

        elasticity弹力系数

        friction摩擦力系数

        resistance阻力，物体运动的时候，在线性方向的阻力。

        allowsRotation是否允许旋转。

        angularResistance角阻力，物体旋转的时候，旋转方向的阻力。

        示例代码如下：

UIDynamicItemBehavior *itemBehaviour = [[UIDynamicItemBehavior alloc] initWithItems:@[myView]];

[itemBehaviour setElasticity:1.0];

[itemBehaviour setAllowsRotation:YES];

[itemBehaviour setFriction:0.0];

[itemBehaviour setResistance:0.0];

[animator addBehavior:itemBehaviour];

        

四.运动效果

   

        运动效果的API主要是UIInterpolatingMotionEffect类，iOS 7 还在UIView中添加了- (void)addMotionEffect:(UIMotionEffect *)effect方法，这个方法可以添加UIMotionEffect 对象到视图，UIMotionEffect是UIInterpolatingMotionEffect的父类。

//设置山在x轴的偏移范围-50.0~50.0

UIInterpolatingMotionEffect *mountainEffectX；

mountainEffectX = [[UIInterpolatingMotionEffect alloc] initWithKeyPath@"center.x" type:UIInterpolatingMotionEffectTypeTiltAlongHorizontalAxis];

mountainEffectX.maximumRelativeValue = @50.0;

mountainEffectX.minimumRelativeValue = @-50.0;

[self.mountain addMotionEffect:mountainEffectX];

//设置山在x轴的偏移范围-100.0~100.0

UIInterpolatingMotionEffect *treeEffectX；

treeEffectX = [[UIInterpolatingMotionEffect alloc] initWithKeyPath@"center.x" type:UIInterpolatingMotionEffectTypeTiltAlongHorizontalAxis];

treeEffectX.maximumRelativeValue = @100.0;

treeEffectX.minimumRelativeValue = @-100.0;

[self.mountain addMotionEffect:treeEffectX];

        其中keyPath为"center.x"，表示运动效果对应的属性，type参数type:UIInterpolatingMotionEffectTypeTiltAlongHorizontalAxis表示沿水平方向运行效果。maximumRelativeValue 表示设置运动最大值，其中@50.0表示NSNumber对象，最后一行表示将mountainEffectX对象添加到ImageView对象（self.mountain）中。

五.Core Animation框架

         1.图层

         我们可以自定义图层，重写绘制方法，从而实现自己绘制图层的目的，图层也有层次关系，有自己的子图层。视图是重量级对象，他负责绘制和事件响应，图层负责绘制。事实上视图依赖于图层实现绘制处理。

- (void)viewDidLoad

{

[super viewDidLoad];

UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"ball.png"];

self.ballLayer = [CALayer layer];//创建一个图层对象，注意[CALayer layer]方法不是单例模式的，也就是说每次调用都有不同的图层对象产生，在视图中可以有很多图层，他们是通过zPosition属性来区别他们在立体空间中的深度，即z轴上的顺序。

self.ballLayer.contents = (id)[image CGImage];//可以返回CGImageRef类的数据，图层的contents属性是图层的内容，他能接收CGImageRef类型数据，或者是其他图层的内容

self.ballLayer.bounds = CGRectMake(0.0.f,0.0f,125.0f,125.0f);//设定图层的边界

self.ballLayer.contentsGravity = kCAGravityResizeAspect;//设置图层内容的摆放方式，其中kCAGravityResizeAspect常量可以使内容重新调整保持原样

self.ballLayer.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.view.bounds),CGRectGetMidY(self.view.bounds));//设置图层的position（位置）属性，其中CGRectGetMidX(self.view.bounds)函数计算出视图的中心点的x坐标，CGRectGetMidY(self.view.bounds)函数计算出视图的中心点的y坐标。

[self.view.layer addSublayer:self.ballLayer];//将图层添加到当前图层上来

}

        2.隐式动画

        在Core Animation框架中有两种形式的动画，隐式动画、显示动画。

        隐式动画：这是一种最简单的动画，不用设置定时器，不用考虑线程或者重画，它的很多属性都是默认的。前面介绍的视图动画属于隐式动画。

        显示动画：是一种使用CABasicAnimation创建的动画，通过CABasicAnimation，可以更明确的定义属性如何改变动画。显示动画还有更复杂的显示动画类型——关键帧动画，这里可以定义动画的起点和终点，还可以定义某些帧之间的动画。使用CAKeyframeAnimation创建动画。

- (void)viewDidLoad

{

[super viewDidLoad];

_plane.layer.opacity = 0.25;//设置图片视图的图层不透明度为0.25，在UIView里对应的是alpha属性，是等同的

}

- (IBAction)movePlane:(id)sender

{

CGAffineTransform moveTransform = CGAffineTransformMakeTranslation(180,200);//创建平移放射变换变量

[_plane.layer setAffineTransform:moveTransform];//设置图片层的放射变换，即从当前位置平移到(180,200)，所以图片就动起来了

_plane.layer.opacity = 1;//设置图片的不透明度为1

}

        3.显示动画

        在使用显示动画不比定义图层属性变化，也不必执行他们，而是通过CABasicAnimation逐个定义动画。其中每个动画都含有各自的持续时间、重复次数等属性。然后使用addAnimation:forKey:方法分别将每个动画应用到图层的特定属性中。

        创建显示动画可以通过如下代码实现:

[CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"opacity"];

        animationWithKeyPath后面的参数是图层的属性，opacity是不透明属性，因此上面代码创建的动画是针对图层不透明度变化的动画。

       4.关键帧动画

       5.使用路径