核心动画Core Animation

文 || 張贺

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。

核心动画继承结构

图注：

• 核心动画中所有类都遵守CAMediaTiming。
• CAAnaimation是个抽象类，不具备动画效果，必须用它的子类（CAAnimationGroup和CATransition）才有动画效果。
• CAAnimationGroup（动画组），可以同时进行缩放，旋转。
• CATransition（转场动画），界面之间跳转都可以用转场动画。
• CAPropertyAnimation也是个抽象类，本身不具备动画效果，只有子类（CABasicAnimation和CAKeyframeAnimation）才有动画效果。
• CABasicAnimation（基础动画），做一些简单效果。
• CAKeyframeAnimation（帧动画），做一些连续的流畅的动画。

Core Animation的使用步骤

• 如果不是xcode5之后的版本，使用它需要先添加QuartzCore.framework和引入对应的框架<QuartzCore/QuartzCore.h>
• 开发步骤:
  1.首先得有CALayer
  2.初始化一个CAAnimation对象，并设置一些动画相关属性
  3.通过调用CALayer的addAnimation:forKey:方法，增加CAAnimation对象到CALayer中，这样就能开始执行动画了
  4.通过调用CALayer的removeAnimation:ForKey:方法可以停止CALayer中的动画

CAAnimation

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：(粗体代表来自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

CAAnimation - 动画的填充模式

• 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

CAAnimation - 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

CAAnimation - 动画代理方法

/* Delegate methods for CAAnimation. */

@interface NSObject (CAAnimationDelegate)

/* Called when the animation begins its active duration. */

- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;

/* Called when the animation either completes its active duration or
 * is removed from the object it is attached to (i.e. the layer). 'flag'
 * is true if the animation reached the end of its active duration
 * without being removed. */

- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;

@end

CAAnimation - 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基础动画

• 基础动画，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。

  #pragma mark 心跳效果
  - (void) heartJump{
      //创建动画
      CABasicAnimation * anim = [CABasicAnimation animation];
      //设置缩放属性
      anim.keyPath = @"transform.scale";
      anim.toValue = @0;
  
      //设置动画的其他属性
      //设置动画的执行次数 MAXFLOAT 无线循环
      anim.repeatCount = MAXFLOAT;
      //设置动画自动发转，怎么去，怎么回
      anim.autoreverses = YES;
      //设置动画的执行时长
      anim.duration = 0.25;
      //添加动画到层上
      [self.heart.layer addAnimation:anim forKey:nil];
  }
  

CAKeyframeAnimation关键帧动画

• 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 angle2Rad(angle) ((angle) / 180.0 * M_PI)
  #pragma mark 沿着一条路径的动画
  - (void)pathAnimation{
      //创建帧动画
      CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
      //设置属性
      anim.keyPath = @"position";
      UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
      [path moveToPoint:CGPointMake(10, 50)];
      [path addLineToPoint:CGPointMake(300, 300)];
      anim.path = path.CGPath;
  
      anim.repeatCount = MAXFLOAT;
      anim.autoreverses = YES;
      anim.duration = 1;
  
      //添加动画
      [self.redView.layer addAnimation:anim forKey:nil];
  }
  #pragma mark  图标抖动
  - (void)iconDance{
  
      //创建帧动画
      CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
      //设置动画属性为旋转
      anim.keyPath = @"transform.rotation";
  
      //设置属性值为多个属性
      anim.values = @[@(angle2Rad(-5)),@(angle2Rad(5)),@(angle2Rad(-5))];
      //设置动画的执行次数
      anim.repeatCount = MAXFLOAT;
      //添加动画
      [self.icon.layer addAnimation:anim forKey:nil];
  }
  

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

• 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

  #pragma mark 动画组
  - (void)grupAnimation{
      //动画组可以执行一组动画
      //创建一个动画组
      CAAnimationGroup *group = [CAAnimationGroup animation];
  
      //平移
      CABasicAnimation *anim = [CABasicAnimation animation];
  
      anim.keyPath = @"position.y";
      anim.toValue = @400;
      //缩放
  
      CABasicAnimation *scaleAnim = [CABasicAnimation animation];
      scaleAnim.keyPath = @"transform.scale";
      scaleAnim.toValue = @0.5;
  
      //设置动画组属性
      group.animations = @[anim,scaleAnim];
  
      //    group.duration = 1;
      //    group.repeatCount = MAXFLOAT;
      //    group.autoreverses = YES;
      group.removedOnCompletion = NO;
      group.fillMode = kCAFillModeForwards;
      //添加动画
      [self.redView.layer addAnimation:group forKey:nil];
      /**
        使用动画组的好处,不需要每次都去添加动画,设置动画完成时的属性.
        只需要把要执行的动画,添加到动画组的animations数组当中即可,
        最后把组动画添加到层上面,就会自动执行数组当中的动画.
        动画完成时设置的属性也只需要设置一次.
       */
  }
  

CATransition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)

  #pragma mark 转场动画
  - (void)transitionAnimation{
      //转场动画
      //什么是转场动画？
      //就是从一个场景转换到另外一个场景，像导航控制器的push效果，就是一个转场
  
      //创建一个转场动画
      CATransition * anim = [CATransition animation];
      //设置转场类型
      anim.type = @"cube";
      anim.duration = 1;
      //设置转场的方向
      anim.subtype = kCATransitionFromLeft;
      //设置动画开始的位置
      //anim.startProgress = 0.5;
      //设置动画结束的位置
      //anim.endProgress = 0.8;
      //添加动画
      [self.imageV.layer addAnimation:anim forKey:nil];
  
      _i += 1;
      if (_i > 3) {
          _i = 1;
      }
      self.imageV.image = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%d",_i]];
  
      //使用uiview进行转场动画
      [UIView transitionWithView:self.imageV duration:1 options:UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromRight animations:^{
    
       _i += 1;
       if (_i > 3) {
           _i = 1;
       }
      self.imageV.image = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%d",_i]];
    
  } completion:nil];
  }
  

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 (^ __nullable)(void))animations 
completion:(void (^ __nullable)(BOOL finished))completion NS_AVAILABLE_IOS(4_0);

双视图

+ (void)transitionFromView:(UIView *)fromView 
toView:(UIView *)toView 
duration:(NSTimeInterval)duration 
options:(UIViewAnimationOptions)options 
completion:(void (^ __nullable)(BOOL finished))completion NS_AVAILABLE_IOS(4_0);
 // toView added to fromView.superview, fromView removed from its superview

UIView动画与核心动画对比?

1.UIView和核心动画区别?
核心动画只能添加到CALayer
核心动画一切都是假象，并不会改变真实的值

2.什么时候使用UIView的动画?
如果需要与用户交互就使用UIView的动画
不需要与用户交互可以使用核心动画

3.什么场景使用核心动画最多?
在转场动画中，核心动画的类型比较多
根据一个路径做动画，只能用核心动画（帧动画）
动画组：同时做多个动画