iOS动画篇：核心动画

港控/mmm° 2022-07-15 12:19 239阅读 0赞

## iOS动画篇：核心动画 ##

### 基本概念 ###

###### 1、什么是核心动画 ######

CoreAnimation(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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS]

Core Animation.png

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 animationlayer）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 ######

![iOS动画篇：核心动画][iOS 1]

Core Animation classes andprotocol.png

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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 2]

position.gif

下面是部分keyPath对应的动画效果（图片名为其对应的keyPath）：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 3]

positionX.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 4]

positionY.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 5]

rotation.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 6]

rotationX.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 7]

rotationY.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 8]

rotationZ.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 9]

scale.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 10]

translation.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 11]

transform的组合效果.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 12]

bounds.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 13]

size.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 14]

sizeW.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 15]

sizeH.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 16]

opacity.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 17]

backgroundColor.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 18]

cornerRadius.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 19]

borderWidth.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 20]

contents.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 21]

shadowColor.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 22]

shadowOffset.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 23]

shadowOpacity.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 24]

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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 25]

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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 26]

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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 27]

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）：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 28]

kCATransitionMoveIn.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 29]

kCATransitionPush.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 30]

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）：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 31]

transitionAni - rippleEffect.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 32]

transitionAni - cube.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 33]

transitionAni - pageCurl.gif

![iOS动画篇：核心动画][iOS 34]

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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 35]

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：

![iOS动画篇：核心动画][iOS 36]

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];

注意：只有非rootlayer才有隐式动画，如果你是直接设置`self.cartCenter.layer.bounds =self.centerShow.layer.bounds;`是不会有动画效果的。

文／明仔Su（简书作者）  
原文链接：http://www.jianshu.com/p/d05d19f70bac  
著作权归作者所有，转载请联系作者获得授权，并标注“简书作者”。

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[iOS 7]: /images/20220715/6613f8159fa647489f8277a1140898ef.png
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[iOS 14]: /images/20220715/8f791a4c49d145bd9dce401baa68d617.png
[iOS 15]: /images/20220715/8c8a7c7132474bfaba9bc3f293583dff.png
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[iOS 17]: /images/20220715/bb8d3cea68b14b309c50fb07bd101f4c.png
[iOS 18]: /images/20220715/533fdc09ef774ace9397c49df62f1a1e.png
[iOS 19]: /images/20220715/1194793678bf43399b61986f7a7f5367.png
[iOS 20]: /images/20220715/7df93aef3cee4317a07e6ae722a666f8.png
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[iOS 22]: /images/20220715/663a47326dd64a689dba462e74251778.png
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[iOS 29]: /images/20220715/507b08db0d6f4cf39fca09726b0b2949.png
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[iOS 31]: /images/20220715/864d6b708e884bc1911e327ba806dac1.png
[iOS 32]: /images/20220715/d9adfbedebe748a6863fe766c8b48755.png
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[iOS 34]: /images/20220715/2abd53d8b8d94954af9146839d2137dc.png
[iOS 35]: /images/20220715/37eb6fb5b5564b0c8180f6d6de4dea1d.png
[iOS 36]: /images/20220715/00c6d8f8ebbf4ca6839bbd7b6c9f00a7.png