[iOS] 从隐式动画开始看动画

作者: 木小易Ying | 来源:发表于2021-09-05 17:26 被阅读0次

其实之前有写过《高级动画》的阅读笔记，主要是关于view的，这次其实也是啦，只是把之前零零碎碎说过的几个知识点都汇总汇总，顺带探讨点别的。

1. 隐式动画

我们每个 UIView 都有一个默认的 rootLayer，这个 layer 其实才是我们看到的真正的东西，UIView 反而是持有了一个 layer 的壳子，这样方便多平台共享 layer 但可以换个壳。于是当我们修改 UIView 的颜色的时候，其实真正改的是 rootLayer 的颜色哦。

如果我们直接改 UIView 的位置，他会一下子就变过去，大家应该都有尝试过~ 然鹅，如果你给 UIView 再加一个layer，类似酱紫：

CALayer *yellowLayer = [[CALayer alloc] init];
yellowLayer.frame = CGRectMake(50, 220, 100, 100);
yellowLayer.backgroundColor = [UIColor yellowColor].CGColor;
yellowLayer.delegate = self;
[testView.layer addSublayer:yellowLayer];

然后你再去改变这个新加 layer 的属性会发现一个很神奇的事情，他会加个默认的动画：

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
  yellowLayer.frame = CGRectMake(50, 320, 100, 100);
});

隐式动画

是不是很神奇，这个就叫隐式动画啦~

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)

列举几个常见的Animatable Properties：

bounds：用于设置CALayer的宽度和高度。修改这个属性会产生缩放动画。
backgroundColor：用于设置CALayer的背景色。修改这个属性会产生背景色的渐变动画。
position：用于设置CALayer的位置。修改这个属性会产生平移动画。

如果我不想有这个动画肿么破呢？

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    [CATransaction begin];
    [CATransaction setDisableActions:YES];

    yellowLayer.frame = CGRectMake(50, 320, 100, 100);

    [CATransaction commit];
});

把代码改成上面的样子，你就会发现小黄嗖的一下就挪下去了，看不到他的移动轨迹~ 毕竟其实改动属性的时候就是自动加了个动画，用 CATransaction（可以refer：https://www.jianshu.com/p/a9a2e1e3d07a
）包一下然后指明禁用隐式动画，在本次Transaction中就不会有啦。

下一个问题是，为啥会有隐式动画？

给UIView做动画其实操控的是 CALayer，我们先看看它的属性：

截屏2021-09-04 上午8.30.32.png

这些属性后面注释的 Animatable 是做啥的呢？

如果一个属性被标记为Animatable，那么它具有以下两个特点：

直接对它赋值可能产生隐式动画；

我们的CAAnimation的keyPath可以设置为这个属性的名字。

再一个问题是，隐式动画是怎么实现的呢？那我们先看看动画的实现叭

2. CALayerDelegate 的 `-actionForLayer:forKey:` 在做啥

我们都知道动画可以通过很多种方式加，比如CAAnimation / UIView animate，还有一些不常用的，比如Block动画、UIImageView的帧动画、UIActivityIndicatorView。

我们给 View 做动画改变它的属性，其实最后改的都是 layer。
通过苹果我们知道，决定 layer 如何做动画的是 delegate 的 actionForLayer 方法。

/* If defined, called by the default implementation of the
 * -actionForKey: method. Should return an object implementing the
 * CAAction protocol. May return 'nil' if the delegate doesn't specify
 * a behavior for the current event. Returning the null object (i.e.
 * '[NSNull null]') explicitly forces no further search. (I.e. the
 * +defaultActionForKey: method will not be called.) */

- (nullable id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event;

也就是说，如果 actionForLayer 返回 nil，就不会有啥特殊的（也就是会走隐式动画），如果返回[NSNull null]就会阻断动画啦。

我们先尝试给一个自定义 View 加个动画~ 这里用自定义view是为了复写方法打印哈：

@interface TestView : UIView <CALayerDelegate>

@end

@implementation TestView

- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {
    self = [super initWithFrame:frame];
    if (self) {
    }
    return self;
}

- (id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event
{
    id<CAAction> action = [super actionForLayer:layer forKey:event];
    NSLog(@"action : %@", action);
    return action;
}

然后我们去给这个自定义view做个动画：

self.view1 = [[TestView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 400, 800)];
[self.view addSubview:self.view1];

// just a demo, ignore the weak strong
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    [UIView animateWithDuration:3 animations:^{
        self.view1.alpha = 0.5;
    }];
});

然后我们打个断点给自定义view的actionForLayer：

截屏2021-09-05 上午9.17.08.png

是不是很神奇，我们虽然调用的是 UIView animateWithDuration，但是实际上却发现，action返回的是CABasicAnimation，也就是说，其实UIView animate是通过 CAAnimation 实现的哦！

3. `addAnimation`和 actions 有关系么

我们再试试给他加一个 CAAnimation 康康~

CABasicAnimation *rotationAnimation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation"];
rotationAnimation.toValue = [NSNumber numberWithFloat: M_PI * 2.0];
rotationAnimation.duration = 0.6;
rotationAnimation.repeatCount = INFINITY;
rotationAnimation.removedOnCompletion = YES;
[self.view1.layer addAnimation:rotationAnimation forKey:@"rotationAnimation"];

如果酱紫的话，actionForLayer 好像并没有调用，也就是说其实它已经知道action是啥了，所以没去问 delegate，为啥呢？

截屏2021-09-05 下午3.33.22.png

看起来就是我们通过addAnimation会把创建的 CAAction 和 key 绑定起来，但是不是放进 actions 的字典哦，因为我发现，加完动画以后打印 layer 的 actions 还是nil哦：

截屏2021-09-05 下午3.48.15.png

所以 CAAnimation 和 layer 的 actions 关系不大，CAAnimation一但被添加，layer就会动起来（如果没有设置delay），因为它已经拿到了 CAAction。但是如果是你随便改了 layer 的一个属性，却没有告诉他用什么 CAAction，那么他就需要先找 layer 要 action，而要 action 的过程就是下面酱紫的。

4. CALayer 的 `actionForKey` 怎么找

注意下图是 CALayer 的 actionForKey 方法，不要和它的 delegate 里面的方法弄混哦~ 当向 layer 找 action 时，他会按照下面的顺序找：

delegate 的 -actionForLayer:forKey:
actions 字典
style 的 actions 字典
+defaultActionForKey:

截屏2021-09-05 下午3.53.19.png

这个时候我最感兴趣的是，actions 这个字典好像 CALayer 没有提供啥接口是操控它的，好像直接字典往里塞的样子，类似下面这里：

// 抄的哈
 //使用actions也能够给属性添加属性设置动画
        let outterCirqueAnim = CABasicAnimation.init()
        outterCirqueAnim.keyPath = "circqueOuterRadius"
        outterCirqueAnim.duration = 3
        outterCirqueAnim.fromValue = animatorLayer!.circqueOuterRadius
        animatorLayer!.actions = NSMutableDictionary.init(object: outterCirqueAnim, forKey:"circqueOuterRadius" as NSCopying) as? [String : CAAction]
        (animatorLayer?.actions!["circqueOuterRadius"] as! CABasicAnimation).fromValue = animatorLayer!.circqueOuterRadius
        animatorLayer!.circqueOuterRadius += 10

那么 style 的 actions 又是啥呢？这个其实就是 CALayer 有个属性是 style，也是一个字典，但我猜测应该也是 key action 这种键值对。只是我很迷惑，为啥已经有了 actions 还要加个 style？

于是给一个 layer 加 action 有很多种方法，比如：

给 layer 加 delegate，然后在 actionForLayer:forKey: 返回
继承 CALayer 写个自定义的layer，然后复写 actionForKey:
直接拿 layer 的 actions / style，往里面塞键值对（这个可以不用写个新的 CALayer）

触发上面的方法的时机

设置属性时自动触发（本文使用的方式，例如设置圆环内径）
CALayer实例对象刚开始可见时自动触发[设置kCAOnOrderIn属性]
CALayer开始不可见时自动触发（设置kCAOnOrderOut属性）
添加到了一个CATransition（添加CATransition方法）

5. CATransaction 触发 action

CATransaction是怎么做的呢？我们知道其实他和 UIView animate 类似，就是只是指明了要改啥，对怎么改能设定的余地不多，主要是duration可以，那么当我们使用 CATransaction 的时候，有木有触发 actionForKey 呢？

        [CATransaction begin];
        [CATransaction setAnimationDuration:3];
        self.view1.alpha = 0.5;
        [CATransaction commit];

然后我们给 View1 的 actionForLayer:forKey: 打个断点：

截屏2021-09-05 下午5.10.37.png

果然是触发了，毕竟它木有一个现成的 CAAction 绑定，于是只能去问 layer 要啦~

6. 再看隐式动画

现在我们会看隐式动画，解决一个问题，就是为啥 rootLayer 没有隐式动画？

原因是酱紫的，因为当 View 创建的时候，会自动创建 rootLayer，并将 rootLayer 的 delegate 设为 view，此时，如果你修改layer的属性，其实他会问 view 要个action：

截屏2021-09-05 下午6.19.45.png

悲伤的是，- (id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event 返回的是NSNull，也就是直接拒绝了动画。

然鹅非 rootLayer 在创建的时候是木有 delegate 的，于是相当于- (id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event返回的是 nil，没有阻断动画，然后会继续询问 actions 字典以及defultActionForKey:。

然鹅我发现一个神奇的事情，就是如果虽然隐式动画会让 layer 的 actionForKey 返回一个 CAAction，但是实际上这个 layer 的 delegate / actions / style 都是nil，并且defultActionForKey: 返回也是nil。那么也就是说，其实 actionForKey 可能并不是只看这四个，还有其他的逻辑。因为木有查到源码只能作罢，但隐式动画好像有点特殊~

截屏2021-09-05 下午10.28.46.png

此外，不瞒你说，我并没有发现什么key的defaultActionForKey返回是有值的，有可能这个方法主要是用于子类覆写的... 略微难以理解，毕竟他的名字看起来就像是给隐式动画的。

7. `UIView beginAnimation`会有什么神奇作用

之前看了 UIView animate 会自动产生一个 CAAction，那么beginAnimations是不是也是酱紫呢？

id beforeAction = [self.view.layer actionForKey:@"position"];
NSLog(@"action before:%@", beforeAction);

[UIView beginAnimations:nil context:nil];
id innerAction = [self.view.layer actionForKey:@"position"];
NSLog(@"action inner:%@", innerAction);
[UIView commitAnimations];

id outerAction = [self.view.layer actionForKey:@"position"];
NSLog(@"action outter:%@", outerAction);

打印是酱紫的：

021-09-05 22:38:55.758222+0800 Example1[4237:2284737] action before:(null)
2021-09-05 22:45:25.004690+0800 Example1[4237:2284737] action inner:<_UIViewAdditiveAnimationAction: 0x2830a50a0>
2021-09-05 22:45:25.005035+0800 Example1[4237:2284737] action outter:(null)

这个时候我就很好奇，innerAction不为空是什么返回了非nil值，难道也是有啥特殊逻辑？于是我在inner里面打了断点po了一下：

截屏2021-09-05 下午10.44.01.png

好的吧看起来如果是通过 UIView 增加动画，由于 layer 的 delegate 就是 UIView，他在动画区域内的 actionForLayer:forKey: 就会是非空啦。

8. 显示层和模型层

这个蛮推荐下面系列里面的：https://blog.csdn.net/u013282174/article/details/50388546 最后一段的描述的~

但简单一点说是酱紫的，你看到的 layer 动画其实都是假的，为啥这么说呢，比如你给 layer 设置一个新位置，你会看到它慢慢挪过去，其实在你设置的那一刻，modelLayer 已经变到了新的位置，只是presentationLayer也就是你看到的 layer 在慢慢挪。

https://www.jianshu.com/p/e6d44ca9c103 这篇文章里我也有写到这个部分。

也就是说，当有了 CAAction，那么 presentationLayer 的位置就由 CAAction 来确定了，他会不断地问 CAAction 自己现在应该在哪里，然后当动画结束，CAAction就木有了被移除了，那么 presentationLayer 就会去找 modelLayer 啦~

layoutIfNeeded 动画

那么当我们改变布局以后调用 layoutIfNeeded 的动画是什么原理呢？

- (void)addConsAnim {
    [self.view layoutIfNeeded];
    NSLog(@"view1 frame:%@", @(self.view1.frame));
    
    self.view1BottomCons.constant = 500;
    NSLog(@"view1 frame:%@", @(self.view1.frame));
    
    [UIView animateWithDuration:3 animations:^{
        [self.view layoutIfNeeded];
        NSLog(@"view1 frame:%@", @(self.view1.frame));
        NSLog(@"view1 modellayer frame:%@", @(self.view1.layer.modelLayer.frame));
        NSLog(@"view1 presentlayer frame:%@", @(self.view1.layer.presentationLayer.frame));
    }];
}

注意如果你想动画生效，及的调用父view的layoutIfNeeded哦~
然后我们看打印结果：

2021-09-05 23:35:37.296548+0800 Example1[4565:2307272] view1 frame:NSRect: {{87, 502}, {240, 128}}
2021-09-05 23:35:37.296875+0800 Example1[4565:2307272] view1 frame:NSRect: {{87, 502}, {240, 128}}
2021-09-05 23:35:37.297507+0800 Example1[4565:2307272] view1 frame:NSRect: {{87, 234}, {240, 128}}
2021-09-05 23:35:37.297615+0800 Example1[4565:2307272] view1 modellayer frame:NSRect: {{87, 234}, {240, 128}}
2021-09-05 23:35:37.297741+0800 Example1[4565:2307272] view1 presentlayer frame:NSRect: {{87, 502}, {240, 128}}

也就是说当你在动画块里面调用layoutIfNeeded的瞬间，view1的frame已经变了，modelLayer也变了，只有presentationLayer没有变。这也是为啥明明动画时长肯定大于一个 runloop 刷新周期（每次 runloop 会自动刷新 layout），但动画并没有因为 runloop 更新被突然放置到最终位置，因为它本身已经在最终位置了，只是 presentationLayer 米有。

然后就是它怎么实现的动画呢？我们给 view1 里面打个断点康康：

截屏2021-09-05 下午11.39.29.png

layoutIfNeeded会触发类似setFrame的动作，于是就会触发属性动画，也就会去找 layer 要 actionForKey 了~ 于是作为delegate的view1的actionForLayer:forKey:会被触发，并且因为在动画block内，会返回一个非空action。

如果我们hook一下delegate的 actionForKey 让它返回空：

- (id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event
{
//    id action = [super actionForLayer:layer forKey:event];
    return [NSNull null];
}

改完以后layout动画就没了哦，view会直接到制定位置，没有动画。

于是我有一个小猜测，其实 runloop 周期自动更新的是 modelLayer，只是因为没有动画的时候 presentationLayer 和 modelLayer 位置一致，所以没有感觉，但是当加了动画以后，就会不一样啦~

感觉这个设计还是蛮好的~ 虽然不知道是不是加动画以后，presentationLayer 会持有当前的actions~

今日份小白笔记到此结束~ 进入买买买很开心~ 写完一篇拖了很久的动画也很开心~ 下周希望不要被虐~

References:
CALayer隐式动画 https://www.jianshu.com/p/9d492373c80f
隐式动画详解 https://www.jianshu.com/p/925c4e307d86
layer的actions：https://www.jianshu.com/p/3cb404785419
强推系列：https://blog.csdn.net/u013282174/category_6014571.html

[iOS] 从隐式动画开始看动画

1. 隐式动画

2. CALayerDelegate 的 `-actionForLayer:forKey:` 在做啥

3. `addAnimation`和 actions 有关系么

4. CALayer 的 `actionForKey` 怎么找

于是给一个 layer 加 action 有很多种方法，比如：

触发上面的方法的时机

5. CATransaction 触发 action

6. 再看隐式动画

7. `UIView beginAnimation`会有什么神奇作用

8. 显示层和模型层

layoutIfNeeded 动画

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