iOS Core Animation(核心动画)

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前言

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高效的动画效果。
Core Animation可以用在Mac OS X和iOS平台。
Core Animation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是直接作用在`CALayer上的，并非UIView。

CALayer的属性

既然Core Animation是作用在CALayer上的，那么我们就要先了解下CALayer的一些常用属性:

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/* The bounds of the layer. Defaults to CGRectZero. Animatable. */

@property CGRect bounds;

/* The position in the superlayer that the anchor point of the layer's
 * bounds rect is aligned to. Defaults to the zero point. Animatable. */

@property CGPoint position;

/* Defines the anchor point of the layer's bounds rect, as a point in
 * normalized layer coordinates - '(0, 0)' is the bottom left corner of
 * the bounds rect, '(1, 1)' is the top right corner. Defaults to
 * '(0.5, 0.5)', i.e. the center of the bounds rect. Animatable. */

@property CGPoint anchorPoint;

/* A transform applied to the layer relative to the anchor point of its
 * bounds rect. Defaults to the identity transform. Animatable. */

@property CATransform3D transform;

/* The background color of the layer. Default value is nil. Colors
 * created from tiled patterns are supported. Animatable. */

@property(nullable) CGColorRef backgroundColor;

@property float opacity;
  • bounds：大小
  • position: 位置(默认指中点，具体由anchorPoint决定)
  • anchorPoint：锚点(x,y的范围都是0-1)，决定了position
  • transform: 形变属性
  • backgroundColor: 背景颜色(CGColorRef类型)
  • opacity: 透明度

position和anchorPoint

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)。

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。以自己的左上角为原点(0, 0)，它的x、y取值范围都是0~1，默认值为中心点（0.5, 0.5）

关于position和anchorPoint可参考iOS 理解position与anchorPoint

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Root Layer（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.

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)。

可以通过事务关闭隐式动画：

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[CATransaction begin];

/**关闭隐式动画**/ 
[CATransaction setDisableActions:YES];

layer.position = CGPointMake(100, 100);

[CATransaction commit];

Core Animation结构

Core Animation结构如图：

其中灰色虚线表示继承关系，红色表示遵守协议。

核心动画中所有类都遵守CAMediaTiming协议。
CAAnaimation是个抽象类，不具备动画效果，必须用它的子类才有动画效果。

CAAnimationGroup和CATransition才有动画效果，CAAnimationGroup是个动画组，可以同时进行缩放，旋转（同时进行多个动画）。

CATransition是转场动画，界面之间跳转（切换）都可以用转场动画。

CAPropertyAnimation也是个抽象类，本身不具备动画效果，只有子类才有。

CABasicAnimation基本动画，做一些简单效果。

CAKeyframeAnimation帧动画，做一些连续的流畅的动画。

CAAnimation——简介

CAAnimation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.

CAAnimation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

  • 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

fillMode枚举

  • 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

CAMediaTimingFunction枚举

  • 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。

CABasicAnimation——基本动画

基本动画，执行过程随着动画的进行，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。

示例代码：

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- (void)lyz_basicAnimation{
    
    CABasicAnimation *animation   = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position.x"];
    /**removedOnCompletion        = NO 并且 fillMode = kCAFillModeForwards 的时候动画执行完毕会停留在执行后的状态**/
    animation.removedOnCompletion = NO;
    animation.fillMode            = kCAFillModeForwards;
    
    animation.fromValue           = @(150);
    animation.toValue             = @(250);
    
    //动画是否按原路径返回
    animation.autoreverses        = YES;
    
    animation.duration            = 1;
    animation.repeatCount         = 10;
    
    [self.contentView.layer addAnimation:animation forKey:@"position"];
}

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。

CAKeyframeAnimation——关键帧动画

关键帧动画，也是CAPropertyAnimation的子类，与CABasicAnimation的区别是：

  1. 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

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

示例代码：

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- (void)lyz_keyframeAnimatin{
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation.z"];
    
    animation.values               = @[@(0),@(-1),@(0),@(1),@(0)];
    
    animation.repeatCount          = 10;
    animation.duration             = 1;
    
    animation.removedOnCompletion  = NO;
    animation.fillMode             = kCAFillModeForwards;
    
    [self.contentView.layer addAnimation:animation forKey:@"rotaion"];
}

CAAnimationGroup——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。

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。

示例代码：

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- (void)lyz_groupAnimation{
    CABasicAnimation *basicAnimation   = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position.x"];
    basicAnimation.removedOnCompletion = NO;
    basicAnimation.fillMode            = kCAFillModeForwards;
    basicAnimation.fromValue           = @(150);
    basicAnimation.toValue             = @(250);
    basicAnimation.autoreverses        = YES;
    basicAnimation.duration            = 2;
    
    
    CAKeyframeAnimation *keyframeAnimation = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation.z"];
    keyframeAnimation.values               = @[@(0),@(-1),@(0),@(1),@(0)];
    keyframeAnimation.duration             = 2;
    keyframeAnimation.removedOnCompletion  = NO;
    keyframeAnimation.fillMode             = kCAFillModeForwards;
    keyframeAnimation.autoreverses         = YES;
    
    
    CAAnimationGroup *groupAnimation = [CAAnimationGroup animation];
    groupAnimation.animations        = @[basicAnimation,keyframeAnimation];
    groupAnimation.repeatCount       = 5;
    groupAnimation.duration          = 3;
    
    [self.contentView.layer addAnimation:groupAnimation forKey:@"group"];
    
}

CATransition——转场动画

它是CAAnimation的子类，用于做过渡动画或者转场动画，能够为层提供移出屏幕和移入屏幕的动画效果。 其中最主要的就是 type 和 subType 这两个属性。

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@property(copy) NSString *type
@property(nullable, copy) NSString *subtype

Type: 动画的类型

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/* Common transition types. */

CA_EXTERN NSString * const kCATransitionFade
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);
CA_EXTERN NSString * const kCATransitionMoveIn
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);
CA_EXTERN NSString * const kCATransitionPush
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);
CA_EXTERN NSString * const kCATransitionReveal
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);

SubType： 动画类型的方向

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/* Common transition subtypes. */

CA_EXTERN NSString * const kCATransitionFromRight
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);
CA_EXTERN NSString * const kCATransitionFromLeft
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);
CA_EXTERN NSString * const kCATransitionFromTop
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);
CA_EXTERN NSString * const kCATransitionFromBottom
    CA_AVAILABLE_STARTING (10.5, 2.0, 9.0, 2.0);

示例代码：

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- (void)lyz_transitionAnimation{
    
    CATransition *animation = [CATransition animation];
    [animation setDuration:1.25f];
    [animation setTimingFunction:[CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseIn]];
    [animation setType:kCATransitionReveal];
    [animation setSubtype: kCATransitionFromTop];
    
    [self.navigationController.view.layer addAnimation:animation forKey:@"push"];
    LYZAnimationViewController *vc = [[LYZAnimationViewController alloc] init];
    [self.navigationController pushViewController:vc animated:YES];
}

总结

以上就是一些对Core Animation的理解和认识，如果需要Demo可以到这里下载。写的不好的地方请大家批评指正，谢谢。

参考

加斯加的猿:iOS开发基础知识：Core Animation(核心动画)