iOS中的动画默认是指Core Animation，当然还有第三方的比如Facebook的Pop等。Core Animation是作用在图层Layer上的，所以本文分别介绍Layer和Animation。
Layer 与 View
在iOS中，每一个UIView背后都有一个Layer，这个我们可以通过view.layer获得。而View是Layer的delegate。这个delegate是这样定义的：
@interface NSObject (CALayerDelegate)
...
/* If defined, called by the default implementation of the
* -actionForKey: method. Should return an object implementating 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)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event;
@end
Layer是真正做显示和动画的，而View是一种高级封装，并提供用户交互功能。
**Q: **既然每个View都有一个Layer，为什么要分开成两种对象呢，为什么不把这些功能全部放到View本身去？
A: 这是苹果为了跨平台考虑的。 因为iOS和Mac OS 对用户的交互处理是有很大区别的，一个是多点触控，一个是键盘鼠标。而两者对于界面元素显示和动画处理确是相似的。这样，将Layer分离出来可以起到职责分离、代码复用的作用，同时也方便第三方库的开发者。
大家也许注意到了，图中的Layer标记为Root Layer。我们可以把View本身携带的既创建View时创建的Layer称为Root Layer，相反，把那些单独的Layer称为非Root Layer。
Q: Root Layer 和 非 Root Layer有什么区别？
A: 改变一个非Root Layer的可做动画属性(Animatable Property)时，属性值从起点到终点有一个平滑过渡的过程，既隐式动画，默认时长是0.25秒。而改变一个Root Layer的可做动画属性时，是直接改变的，没有动画的。我们可以用下面的代码演示改变两种layer的颜色。
- (void)changeColor {
[CATransaction begin];
//为了方便观察，将时长改为2秒
[CATransaction setAnimationDuration:2.0];
CGFloat red = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
CGFloat green = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
CGFloat blue = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
//改变 非Root Layer的背景色 会有隐式动画
self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0].CGColor;
//改变 Root Layer的背景色 没有隐式动画
self.colorView.layer.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0].CGColor;
[CATransaction commit];
}
当然，要想让Root Layer改变颜色时有动画也是办法的，我们只需要把它放在一个block中。
//在block中， 改变 Root Layer的背景色 会有隐式动画
[UIView animateWithDuration:2.0 animations:^{
self.colorView.layer.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0].CGColor;
}];
这又是为什么呢？
其实，官方文档已经对此有简单的说明。
The UIView Class disables layer animation by default but reenables them inside animation blocks.
继续死磕，会发现原因跟上面提到的CALayerDelegate里面的actionForLayer:forKey方法有关。这个方法有三种返回结果：
- 返回非空值，既某种行为。这样就是动画效果。
- 返回nil，不做什么行为，继续去其他地方寻找合适的actions。
- 返回Null，停止寻找。
至此，我们知道了根因，就是默认情况下，UIview的actionForLayer:forKey方法返回nil。而在block中时，返回一个非空值。
Layer Tree
每一个视图都有一个父视图以及若干个子视图，这形成了一个树状的层级关系。对应地，每个视图的图层也有一个平行的层级关系，称之为图层树(Layer Tree)。直接创建的或者通过UIView获得的(view.layer)用于显示的图层树,称之为模型树(Model Tree),模型树的背后还存在两份图层树的拷贝,一个是呈现树(Presentation Tree),一个是渲染树(Render Tree)。
模型树则可以通过modelLayer属性获得，而呈现树可以通过模型树的layer.presentationLayer获得。模型树的属性值就是我们看到的动画起始和结束时的值，是静态的;呈现树的属性值和动画运行过程中界面上看到的是一致的，是动态的。而渲染树是私有的,你无法访问到,渲染树是对呈现树的数据进行渲染,为了不阻塞主线程,渲染的过程是在单独的进程或线程中进行的,所以你会发现Animation的动画并不会阻塞主线程。
Layer Property
Layer有很多属性，这里强调两个属性：
anchorPoint
锚点是按照layer的bounds比例取值的，其值是左上角（0，0）到右下角（1，1），默认是（0.5, 0.5）既中心点。形象地，我们可以认为是动画（平移、缩放、旋转）的支点。
下面的动画演示了使用默认的锚点（0.5，0.5）和（0，1）的区别。
position
position有点类似于UIView的center，但不总是中心点，它是anchorPoint相对于父layer的位置。所以layer的frame不变时，改变anchorPoint也会改变position的值；同样，position不变时，改变anchorPoint值也会改变frame的origin的值。
Animations
动画有隐式动画和显式动画之分。前面我们以及介绍了隐式动画的原理了，接下来主要讲显式动画。
显式动画就是我们在layer上调用了addAnimation:forKey方法。这里一旦一个layer添加了一个动画时，就拷贝了一份Animation对象，所以接下来的对Animation对象的修改只会对后面添加的layer起作用。
动画的基类是CAAnimation，它与各派生类的关系见下图：
我们看一个简单的CABasicAnimation的例子，平移一个圆块。
CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
animation.keyPath = @"position.x";
animation.fromValue = @0;
animation.toValue = @200;
animation.duration = 1;
[circle.layer animation forKey:@"basic"];
我们发现，动画结束后立马回到原点。 这就牵扯到我们前面提到的Model Tree和Presentation Tree了。
圆块移动过程中，改变的是Presentation Tree的layer属性值，而Model Tree的layer值没变，动画结束时默认是删除的，所以又变回Model Tree的layer属性值了，既回到原点。解决办法有两个：
- 动画结束后，手动修改Model Tree的layer属性值
circle.layer.position = CGPointMake(200, 220);
- 动画结束时不删除
animation.fillMode = kCAFillModeForwards;
animation.removedOnCompletion = NO;
两种方案都可以使圆块保持在最末端，但推荐第一种，因为第二种没有删除动画，会浪费渲染资源，而且也造成Model Tree与 Presentation Tree不同步。
时间系统
CAMediaTiming是一个协议，控制了动画运行时间相关的系数。CALayer与CAAnimtion都实现了这个协议。它有一些重要的参数。
- beginTime
动画开始的延迟时间，相对于父layer的时间。一般取值为
layer.beginTime = CACurrentMediaTime() + 延迟的秒数
speed
动画执行的速度，有叠加效果。比如layer的速度是2，父layer的速度是2，那这个layer上动画执行的速度就是4。speed还可以是负值，这会导致动画反向执行。repeatCount
动画执行的次数，可以为小数，0.5代表动画执行一般就结束。
- repeatDuration
动画重复的时长，可以比duration小，那就中途结束。
- timeOffset
可以把动画时间想象成一个圆环，从中间一个位置开始执行，到结尾再循环执行到刚刚开始的地方。
- autoreverses
为True时，动画再反向执行一遍。
- fillMode
动画开始之前或者结束之后的填充行为，默认是kCAFillModeRemoved。前面用到的kCAFillModeForwards是动画结束之后保持最后状态，kCAFillModeBackwards是动画开始之前就保持最开始的状态。
下图可以清晰地看出各个参数的含义，动画演示的是从橘色变成蓝色的过程，横向带变动画时刻。
特别指出，这里的speed为0代表动画暂停，与timeOffset一起可以暂停/恢复 动画。
- (void)pauseAnimation:(CALayer *)layer {
CFTimeInterval pauseTime = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];
layer.speed = 0;
layer.timeOffset = pauseTime;
}
- (void)resumeAnimation:(CALayer *)layer {
CFTimeInterval pauseTime = [layer timeOffset];
layer.speed = 1;
layer.timeOffset = 0;
layer.beginTime = 0;
CFTimeInterval timeSincePause = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil] - pauseTime;
layer.beginTime = timeSincePause;
}
CAMediaTimingFunction
用于计算起点与终点之间的插值，控制动画的节奏，基本有四种，起变换节奏曲线如下图：
POP
POP是facebook开源独立于CoreAnimation的动画方案。与CoreAnimation的区别主要是：
1.POP 在动画的任意时刻，可以保持Model Layer与 Presentation Layer同步，CoreAnimation做不到。
- POP可以应用于任意NSObject对象，CoreAnimation只能应用于CALayer。
基本的POP动画有
- POPBasicAnimation
用法类似于CABasicAnimation。 - POPSpringAnimation
有弹簧效果，节奏曲线如下图：
可以用springSpeed,springBounciness等控制弹簧的效果。
POPDecayAnimation
衰减效果，常见于ScrollView滑动时停止的衰减效果。POPCustomAnimation
自定义动画。
Shimmer
Shimmer也是facebook出品的实现闪动效果的动画，iPhone滑动解锁的效果就可以用这个实现。
shimmerView.contentView = shimmerLabel;
shimmerView.shimmeringOpacity = 0.1;
shimmerView.shimmeringAnimationOpacity = 1.0;
shimmerView.shimmeringBeginFadeDuration = 0.3;
shimmerView.shimmering = YES;
其原理也很简单，就是添加contentView 作为subView, 然后创建一个CAGradientLayer 作为contentView.layer的mask。移动gradientLayer就可以有这个效果。
参考文章
ios core animation advanced techniques
obj.io
controlling-animation-timing
POP 介绍与实践
谈谈iOS Animation